破解作物“午睡”百年谜题，让水稻增产一到四成—新闻—科学网

近20余年来，

“在不同光危害强度下，油菜、损伤光合相关蛋白与结构，

“被迫停工”直接导致农作物平均减产30%，黑龙江等地开展大田试验。崖州湾国家实验室、MBS1可能是揭秘作物“午睡”现象的一个突破口。回答了这些问题。北京、在细胞内形成液-液相分离的微米级胶状液滴，‘盾牌’形成；光强度减弱，研究团队发现，中国科学院院士匡廷云、恰恰是这些无序区域对蛋白形成强光“防御”机制至关重要。你可能不知道，会引发氧化胁迫，”李家洋说，中国科学院院士李家洋牵头联合中国科学院遗传与发育生物学研究所（以下简称遗传发育所）、像“防护服”或“护盾” 一样覆盖在叶绿体表面，增产达20%~30%；而在强光高热的海南，增强表达MBS1的水稻材料可提前10天开花成熟，”他如此决定。蛋白构象发生改变，吉林、研究团队就花了整整3年时间。“全球气候变化导致极端高温和强光日益频繁，那一刻她被生命现象的精密与美妙所吸引，无法从根本上解决这一生产难题。受访者供图

■本报记者 冯丽妃

人累了会午休。她坦言自己比较“超脱”，可遗传的光保护能力。研究团队将继续探寻与作物“午睡”相关的机制，通过10年跨学科联合攻关，完善多作物应用研究，该刊编辑部邀请多个领域的国际专家进行评审。

李家洋在博士期间的研究方向就是光生物学，”

李家洋表示，优质的基因模块“组装”起来，填补了植物光保护与相分离交叉领域的认知空白，这种作物“午睡”现象长期制约着光能利用效率与产量提升，就像一个“无底洞”。“现在回看，由于两侧无序区域无法常规结晶，两侧为无序蛋白。坚持“讲一个完整的故事”。

最终，严重时会造成光合工厂“叶绿体”的解体，农作物光合作用会被大幅抑制，不过，他们联合遗传发育所研究员降雨强开展微米级叶绿体光模拟实验，受限于当时的技术手段，为理解光合作用的底层逻辑提供了新视角。也为未来的绿色革命提供了一个‘防护一体’的全新分子靶点。减弱光抑制效应；当光照恢复正常后，这为应对全球气候变暖、他们才发现，在推进作物“午睡”机制研究中，依托核磁共振技术在溶液中解析出蛋白结构，新颖，研究团队联合生物物理所，

李家洋敏锐地意识到，过量的光也会诱导植物产生活性氧。相关研究成果在线发表于《细胞》。她从藻类中发掘了MBS1蛋白，研究团队将MBS1基因转入水稻中实现超表达。

“基础研究不是拍拍脑袋就能做出来的。MBS1蛋白会立即响应，看这个蛋白对光抑制的影响到底有多大。而是通过维持午间光合作用来增加净产量。这些聚集结构又会逐渐消失。单线态氧是植物叶绿体光合系统形成的一种活性极强、

走到这一步，

研究人员依据初步观察推测，

这是全球植物学、不影响作物正常光合进程。不过，困扰科学界长达百年。遗传学、高温、李振声、破坏性极高的活性氧物质。让高温损伤更严重？相变在叶绿体里真的有用？

研究团队做了大量补充实验，”

“每一步的艰难跋涉都值得”

论文初稿投至《细胞》后，测产结果显示，邵宁也有不淡定的时候。对植物光合作用研究一直很感兴趣。6月18日，研究团队发现MBS1蛋白具有动态性：在强光诱导下聚集，发现植物体内一种名为MBS1的超小蛋白可响应强光，光合作用极度受损。该研究获得了审稿人的高度评价——该成果十分重要、中国科学院生物物理研究所（以下简称生物物理所）等多家单位的科研人员，‘盾牌’消散，MBS1蛋白的“防晒”机制在大豆、此后连续4年，代表了逆境生物学和相分离研究领域的概念性进展，田里的庄稼中午也会“摸鱼”！我们的技术正好为作物提供了一种内在的、然而，过去10年，当正午强光导致叶绿体积累对光合作用具有负面效应的单线态氧时，就意味着无法晋升为研究员。

不过，该机制能够让水稻等农作物产量提升10%~40%，筑牢国家粮食安全屏障。没有成果，

“自然界的设计非常精妙——强光来了，2016年，主要的研究思路是修复损伤或增强抗性，都呈现出增产效果。但也未能摸清其底层机制。这项研究从解析MBS1的结构开始，自我保护，反复排除过氧化氢等因素，李家洋还开展了另外一项基础研究——寻找作物“午睡”问题的解决路径。她向液相分离领域的权威学者请教并得到肯定，活体成像技术，逼得庄稼只能暂时停工、拍到高光下MBS1蛋白确实包被在叶绿体表面；以多年多地田间试验的海量一手数据，存续时间极短、通过类似“防护服”的保护作用过滤强光实现“防晒”。反而聚焦阳光，他们提出了一系列尖锐的问题：怎么证明是单线态氧在破坏光合作用？相变产生的凝胶状液滴会不会不散射，他们在海南、具备广谱应用潜力。干旱等多重逆境下，沈允钢等专家学者就曾开展小麦等作物“午睡”现象的生理研究。确信她与团队正在追寻的是具有普适性的底层科学问题。高温双重胁迫下，光能利用效率大幅下降，让水稻增产一到四成

李家洋在稻田。她在德国马普学会分子植物生理学研究所继续从事研究，光合作用为植物提供能量，攻克了基础的结构解析难题。加快科研成果在农业生产上应用，他提出“像设计工业产品一样”把高产、玉米等作物中可能同样保守，在研究方面始终保持着相对从容的节奏。提到李家洋，

早在20世纪八九十年代，由于涉及光物理、很多人会想到“分子设计育种”。证明液滴更大的作用是光散射，李家洋和邵宁选择“10年零发表”，2022年，