溫度是一個(gè)復(fù)雜的物理信號，植物面對環(huán)境溫度變化時(shí)，需要及時(shí)有效地將這一物理信號“解碼”成生物信號，從而實(shí)現(xiàn)對溫度脅迫的快速應(yīng)答。目前鑒定到的植物溫度感受器多為調(diào)節(jié)植物在溫暖環(huán)境下的形態(tài)變化或發(fā)育轉(zhuǎn)換過程，關(guān)于植物抵抗極端高溫的溫度感受器還未曾被報(bào)道過。隨著全球氣候變暖趨勢的加劇，極端高溫成為制約世界糧食生產(chǎn)安全的最為主要的脅迫因子之一，因此挖掘高溫抗性基因資源、探究植物高溫響應(yīng)機(jī)制以及培育抗高溫作物品種成為當(dāng)前亟待解決的重大科學(xué)問題。

2022年6月16日，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心林鴻宣研究團(tuán)隊(duì)與上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院林尤舜研究團(tuán)隊(duì)合作共同通訊在Science 在線發(fā)表題為“A genetic module at one locus in rice protects chloroplasts to enhance thermotolerance”的研究論文。經(jīng)過近10年的努力，研究團(tuán)隊(duì)成功分離克隆了水稻高溫抗性新基因位點(diǎn)TT3，并且闡明了其調(diào)控高溫抗性的新機(jī)制。該成果不僅首次揭示了在一個(gè)控制水稻抗熱復(fù)雜數(shù)量性狀的基因位點(diǎn)（TT3）中存在由兩個(gè)拮抗的基因（TT3.1和TT3.2）組成的遺傳模塊調(diào)控水稻高溫抗性的新機(jī)制和葉綠體蛋白降解新機(jī)制；同時(shí)發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)潛在的作物高溫感受器。

在熱應(yīng)激下，質(zhì)膜定位的 E3 連接酶 TT3.1 易位到內(nèi)體，TT3.1 泛素化葉綠體前體蛋白 TT3.2 進(jìn)行液泡降解，這意味著 TT3.1 可能作為一種潛在的熱感應(yīng)器。葉綠體中積累較少的成熟 TT3.2 蛋白對于保護(hù)類囊體免受熱應(yīng)激至關(guān)重要。總之，該研究結(jié)果不僅揭示了一個(gè)基因座上的 TT3.1-TT3.2 遺傳模塊，該基因模塊將熱信號從質(zhì)膜傳遞到葉綠體，而且還為培育高耐熱作物提供了策略。

一直以來，通過正向遺傳學(xué)方法定位克隆高溫抗性相關(guān)復(fù)雜數(shù)量性狀基因位點(diǎn)（QTL）是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。該研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過7年（加上遺傳材料構(gòu)建，耗時(shí)近10年）的努力，成功分離克隆了水稻高溫抗性新基因位點(diǎn)TT3，并且闡明了其調(diào)控高溫抗性的新機(jī)制。這是該研究團(tuán)隊(duì)繼TT1 (Nature Genetics, 2015)和TT2 (Nature Plants, 2022)之后，取得的又一重大進(jìn)展。（來源：上海交大）