极端高温天气频繁发生，受影响的远不止人类。

一份研究数据指出，全球平均气温每升高1℃，就会导致小麦减产6.0%、水稻减产3.2%、玉米减产7.4%、大豆减产3.1%。据预测，到2040年，高温有可能使全球粮食减产30%～40%。到那时，如果想满足持续增长的粮食需求，对未来农业发展而言，势必是一个巨大挑战。

今年6月，发表在国际顶级学术期刊《科学》（Science）上的一篇论文为这个难题提供了一种新思路——科学家们找到了水稻上的“高温感受器”，并弄明白了它调控高温抗性的新机制。

这项研究的主要参与者，正是我国作物遗传学家、中国科学院院士林鸿宣。

林鸿宣

水稻上的“高温感受器”

由全球变暖引发的粮食安全问题，一直以来都是农业领域的重要课题。

2001年，林鸿宣正式组建起自己的研究团队。从那时起，水稻抗逆复杂性状（抗高温、耐盐、抗旱）、产量复杂性状的基因挖掘及分子遗传调控机理研究就一直是他的主攻方向。

尽管在这一领域经验丰富，但真正找到水稻的“高温感受器”，林鸿宣从准备到研究，还是花了近10年的时间。

所谓水稻“高温感受器”，关键在于一种水稻高温抗性新基因位点：TT3。

研究之初，林鸿宣和团队选择了高温抗性强的非洲稻作为研究材料。随后，他们围绕非洲稻创建了遗传群体材料，并运用遗传学、基因组学等技术方法，对其中几万组基因型数据和抗热表型数据进行了多世代、多年的大规模分析，就为从中挖掘出非洲稻抗高温的关键基因。

这个如同大海捞针的过程，非常考验研究者的脑力、毅力和耐力。实验难度大、实验周期长、工作量繁重……林鸿宣早就习以为常。在他和团队的坚持下，水稻高温抗性新基因位点TT3终于被他们成功分离并克隆出来。

遗传模块调控抗热与产量平衡的分子机理

林鸿宣发现，TT3上存在由两个拮抗基因（TT3.1和TT3.2）组成的遗传模块调控水稻高温抗性的新机制：它能将植物细胞质膜与叶绿体之间的高温响应信号联系起来，属于植物响应极端高温分子机制的新发现。

而定位于细胞质膜的TT3.1作为潜在的“高温感受器”，能感知外界的高温信号，并将高温物理信号“解码”成生物信号，传递给叶绿体前体蛋白TT3.2，从而在高温环境下保护叶绿体免受热伤害，提高水稻的高温抗性。

事实也证明了这一点。

林鸿宣在模拟高温环境的大棚里试种带有非洲稻抗热基因的水稻新品系，结果发现，这种新品系在高温环境下的产量比其他品系增加了20%。

做农作物研究，就要耐得住寂寞

前后花费近10年，只为一项研究成果，这样会不会太慢了？

很多年前的林鸿宣，也问过自己类似的问题。

2001年，林鸿宣提前结束了海外的博士后研究，进入中国科学院植物生理生态研究所，从事作物重要性状遗传与功能基因组学研究。回国前，就有朋友劝过他，多基因研究方向很难，想做出成果并不容易。

果然，正如朋友所说，回国之后，林鸿宣就遇到了研究生涯里最艰难的一段时间。

林鸿宣在实验室

小小的一株水稻，却有几万个基因。把它们筛选、分离、标记出来，需要大量的基础性工作。而受限于成熟期，水稻往往是半年熟，一年只有两季，大大拉长了基因的筛选周期也被大大拉长。刚回国的四五年间，看着别的研究组不断拿出研究成果，林鸿宣说不着急是假的。

但他也知道，“做遗传学研究，没有六七代以上的连续跟踪和研究，不可能有可信的结果。”要从几万个基因里找出目标基因，一两年根本做不出来。

为了加快研究进度，林鸿宣常常顶着高温，带着学生们从稻田的十几万株水稻中采集实验样本，然后分别记录它们的性状、鉴定基因型。冬天，他就带着学生们飞去海南，到当地的试验田继续采样。

就这样用了5年左右的时间，林鸿宣终于开始在学术界崭露头角。

2005年，他和团队在国际上首次成功分离克隆了控制水稻耐盐性状的数量基因（QTL）SKC1；

2007年，他和团队成功分离克隆了控制水稻粒重的基因（GW2）；

2008年，他和团队从“海南普通野生稻”中成功克隆控制株型的关键新基因（PROG1），阐明了水稻株型驯化的遗传机理；

2009年，林鸿宣当选中国科学院院士。

截至2021年年底，林鸿宣所带领的研究小组，在水稻关键基因方面已经获得了18个重要专利。

时至今日，林鸿宣偶尔还会回想起自己1997年在日本做博士后研究的时候，我们和日本的水稻基因研究还有很大差距。而今，国际顶尖学术期刊《自然－植物》（Nature Plants）发表社论：“中国水稻基因组与功能基因组，这个研究领域是国际领先的。”

能在这个领域贡献自己的一份力量，林鸿宣非常自豪。