華農(nóng)科研進(jìn)展

【開(kāi)欄語(yǔ)】為集中展示學(xué)?？萍紕?chuàng)新成果，傳遞學(xué)術(shù)前沿動(dòng)態(tài)，即日起，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)官方微信公眾號(hào)正式推出“華農(nóng)科研進(jìn)展”專欄。專欄將聚焦優(yōu)勢(shì)特色領(lǐng)域，及時(shí)發(fā)布華農(nóng)在基礎(chǔ)研究、技術(shù)攻關(guān)、成果轉(zhuǎn)化等方面的最新突破，全面呈現(xiàn)科研團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新探索與實(shí)干擔(dān)當(dāng)，助力學(xué)校學(xué)科內(nèi)涵提升與“雙一流” 建設(shè)。

稻菽千重浪，科研探新章。作為專欄開(kāi)篇報(bào)道，今天為您帶來(lái)華農(nóng)作物學(xué)科團(tuán)隊(duì)最新重要成果，講述背后的科研故事。

在水稻基因里，既有“殺手”，也有“保鏢”？

“溫度”來(lái)當(dāng)“和事佬”

為秈稻和粳稻的“愛(ài)情”架“鵲橋”？

近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院

未來(lái)作物精準(zhǔn)育種基礎(chǔ)研究卓越中心

陳樂(lè)天/劉耀光團(tuán)隊(duì)

揭示了水稻Sa座位三基因

“殺手?保鏢”系統(tǒng)的分子遺傳基礎(chǔ)

首次闡明植物雜種不育

響應(yīng)環(huán)境溫度的全新分子機(jī)理

相關(guān)研究成果登上植物領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)期刊

Molecular Plant

2026年第二期封面故事

華農(nóng)成果登上 Molecular Plant封面

本期Molecular Plant封面設(shè)計(jì)以溫度調(diào)控水稻秈粳F(xiàn)?雜種花粉育性的分子機(jī)理為核心，揭示水稻生殖隔離的“溫度開(kāi)關(guān)”。

?封面中央展現(xiàn)莖稈粗壯、分蘗旺盛、粒多穗重的秈粳F(xiàn)?植株雜種優(yōu)勢(shì)表型。

?背景以藍(lán)紅漸變色彩象征不同緯度種植區(qū)的溫度變化——藍(lán)色代表高緯度溫帶區(qū)域，紅色代表低緯度高溫（亞）熱帶地區(qū)。

?封面左右兩側(cè)的花粉以擬人化場(chǎng)景，闡明溫度調(diào)控秈粳F(xiàn)?植株花粉育性的分子機(jī)理。在低溫條件下（左側(cè)藍(lán)區(qū)），秈型基因編碼的M?（劍客）與F?（劍）形成人劍合一的功能型“殺手復(fù)合體”，破壞活性氧（ROS）清除蛋白COX11（盾牌），導(dǎo)致ROS爆發(fā)，進(jìn)而殺死攜帶粳型弱保鏢基因（FL?）的花粉；在高溫條件下（右側(cè)紅區(qū)），高溫促使M?-F?復(fù)合體解離（劍客與劍分離），喪失殺手功能，F(xiàn)L?弱保鏢功能得以發(fā)揮作用，COX11抑制ROS爆發(fā)，花粉得以存活，雜種不育被克服。

?封面的溫度開(kāi)關(guān)形象展示：溫度是調(diào)控秈粳雜種F?生殖隔離育性轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵因子。

這一發(fā)現(xiàn)表明，在物種演化和分類中長(zhǎng)期存在爭(zhēng)議的物種邊界模糊性，很可能是源自環(huán)境誘導(dǎo)的生物適應(yīng)性變化，而非由于物種概念的模糊，為物種邊界模糊性提供了特定的分子機(jī)理模型；該研究也為克服水稻遠(yuǎn)緣雜交生殖隔離、拓展雜種優(yōu)勢(shì)利用提供了重要的理論依據(jù)。

論文題目和作者信息

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后李構(gòu)思（現(xiàn)為中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)基因組研究所助理研究員）和張雅玲（現(xiàn)為中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心助理研究員）為該論文的共同第一作者，華農(nóng)教授陳樂(lè)天、中國(guó)科學(xué)院院士劉耀光為共同通訊作者。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和廣東省“十四五”農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新十大重點(diǎn)攻關(guān)揭榜掛帥項(xiàng)目、廣東省振興種子產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目和廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金等項(xiàng)目的資助。

“科研有沒(méi)有秘訣？我的回答是‘沒(méi)有秘訣’，就是愛(ài)好加堅(jiān)持?！痹趯W(xué)校3月18日舉行的“弘揚(yáng)科學(xué)家精神主題論壇”上，劉耀光分享了自己的科研故事，話語(yǔ)樸素而真摯。對(duì)于跟隨劉耀光、陳樂(lè)天開(kāi)展研究十多年，在華農(nóng)完成本碩博學(xué)習(xí)直至博士后出站的李構(gòu)思而言，老師的這些話語(yǔ)其實(shí)早已超越簡(jiǎn)單的文字，成為了薪火相傳的精神和指南。

作為論文核心作者，她從博士入學(xué)開(kāi)始便深度參與實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、研究材料培育、稻穗表型調(diào)研、蛋白分子實(shí)驗(yàn)和論文撰寫和修改等工作，一頭扎進(jìn)研究近10年時(shí)間，直到成果發(fā)表后才博士后出站。實(shí)驗(yàn)室和稻田見(jiàn)證了她的成長(zhǎng)，也見(jiàn)證了一顆追求科學(xué)真理的初心。如今，李構(gòu)思已走上工作崗位，回望當(dāng)初那個(gè)初來(lái)乍到、尚且懵懂的18歲少女，更有悠長(zhǎng)不盡的感悟回味。

“殺手”與“保鏢”：有趣的“溫度開(kāi)關(guān)”

綠色的稻田里，稻穗揚(yáng)花，花粉輕搖，這看似平常的生長(zhǎng)瞬間，卻藏著大學(xué)問(wèn)。在雜交水稻育種領(lǐng)域，有一個(gè)科學(xué)家們常年研究的對(duì)象：不同種或秈粳稻亞種間水稻雜交時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)花粉不育、結(jié)不出稻米的情況，這就是“生殖隔離”在水稻雜交中的體現(xiàn)。如果能搞清楚其中原理，破解不育機(jī)制，那么雜交水稻育種將實(shí)現(xiàn)革命性的突破。

基因，是一切問(wèn)題的源頭。長(zhǎng)期以來(lái)，華農(nóng)水稻遺傳育種研究團(tuán)隊(duì)圍繞水稻基因展開(kāi)攻關(guān)，尋找和分析一切可能影響育種的因素。這次的研究，關(guān)鍵詞是“溫度”?！拔覀兪状谓沂玖恕疁囟取@個(gè)因素是怎么作為開(kāi)關(guān)，來(lái)調(diào)控水稻的雜種不育過(guò)程?！崩顦?gòu)思介紹。

李構(gòu)思和同學(xué)們?cè)谧鏊局仓隃囟忍幚頊?zhǔn)備

秈稻中有兩個(gè)“殺手”基因——SaF?和SaM?，這兩個(gè)基因湊在一起，會(huì)形成一個(gè)蛋白復(fù)合體，引發(fā)水稻細(xì)胞里的活性氧“爆發(fā)”，直接讓花粉失去育性，變成“空殼花粉”。有趣的是，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了水稻的兩種“保鏢”基因，本領(lǐng)大不相同：一種是秈稻里的“強(qiáng)保鏢”SaFL?，不管是高溫還是低溫（廣州常規(guī)種植季節(jié)），它都能穩(wěn)穩(wěn)發(fā)揮作用，時(shí)刻守護(hù)秈型花粉育性；另一種是粳稻里的“弱保鏢”SaFL?，則是個(gè)“怕涼的小家伙”，只有在高溫環(huán)境下才能正常工作，低溫時(shí)就會(huì)“掉鏈子”。

這就造就了秈粳雜交水稻一個(gè)特別的現(xiàn)象——“反溫敏不育”：高溫時(shí)，“弱保鏢”正常上崗，粳型花粉可育；低溫時(shí)，“弱保鏢”罷工，“殺手”橫行，粳型花粉不育。水稻Sa基因座的雜種不育系統(tǒng)，就這樣形成一套“殺手與保鏢”的博弈體系，花粉能不能正常發(fā)育，全看這場(chǎng)博弈的結(jié)果。

Molecular Plant期刊評(píng)審專家認(rèn)為，研究首次闡明植物雜種不育響應(yīng)環(huán)境溫度的全新分子機(jī)理，為詮釋水稻亞種形成和地理擴(kuò)張過(guò)程中生殖隔離系統(tǒng)的演化機(jī)制和環(huán)境適應(yīng)性提供新視角。成果作為期刊主編月度推薦內(nèi)容登上封面，也是華南農(nóng)業(yè)大學(xué)一流學(xué)科作物學(xué)2025年在水稻研究取得的重要成果之一。

甘坐“冷板凳”，為一個(gè)答案、一份初心

時(shí)間回到2016年。彼時(shí)李構(gòu)思剛剛博士入學(xué)，所在團(tuán)隊(duì)的主要研究方向是水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用和雜種不育。不久，她就接到了任務(wù)——繼承前輩衣缽，繼續(xù)探索“殺手”基因?！霸缭?008年，我們課題組的一位師兄就已經(jīng)發(fā)表了‘Sa基因座’中‘殺手’基因克隆的論文。所以之后，包括我的師兄師姐和師弟師妹，我們其實(shí)都是在接力去完成這項(xiàng)工作?！崩顦?gòu)思介紹。

李構(gòu)思在試驗(yàn)田中插秧

水稻DNA樣品

水稻花粉取樣，是研究中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，更是一場(chǎng)和時(shí)間賽跑的“硬仗”?；ǚ垠w量小，實(shí)驗(yàn)需要的量卻很大，而取樣的時(shí)間窗口又特別短。為了搶抓時(shí)機(jī)，李構(gòu)思和團(tuán)隊(duì)伙伴們常常清晨下田，一株株查看材料、剪取合適的幼穗，又馬不停蹄趕回實(shí)驗(yàn)室，趁著新鮮收集花藥。取樣季集中在五一、十一期間，忙起來(lái)假日無(wú)休，通宵達(dá)旦更是家常便飯；雜交時(shí)則常常頂著炎炎烈日，從清晨到午后，在田里一呆就是五六個(gè)鐘頭。

“我們做科研可能很多時(shí)候并不如想象中的那么高大上，在做精細(xì)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)也要耐得住瑣碎的事情?！笨蒲腥粘Ｊ强菰锴曳爆嵉?，但有良師指導(dǎo)、益友陪伴，李構(gòu)思也能從其中體會(huì)到成長(zhǎng)的樂(lè)趣。

論文第一作者李構(gòu)思（左一）和張雅玲（右一）博士畢業(yè)時(shí)和劉耀光院士合影

李構(gòu)思（右二）博士畢業(yè)時(shí)和導(dǎo)師陳樂(lè)天教授合影

李構(gòu)思和團(tuán)隊(duì)同學(xué)在試驗(yàn)田中

“科研要講邏輯、重實(shí)驗(yàn)，不迷信權(quán)威”是團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人陳樂(lè)天教授常常和大家說(shuō)的一句話。他經(jīng)常鼓勵(lì)大家大膽提出想法，給足學(xué)生獨(dú)立探索的空間，重視培養(yǎng)協(xié)作能力，也十分注重培養(yǎng)學(xué)生在會(huì)議匯報(bào)、人際交往等方面的綜合素質(zhì)。劉耀光院士則用極致的嚴(yán)謹(jǐn)指導(dǎo)著整個(gè)團(tuán)隊(duì)——修改論文時(shí)，他會(huì)逐字逐句斟酌、反復(fù)核對(duì)基因序列結(jié)構(gòu)圖。“文字描述、結(jié)構(gòu)示意圖上有些微不符，劉院士都會(huì)指出來(lái)修正?！崩顦?gòu)思回憶。

研究過(guò)程中，李構(gòu)思曾一度陷入分子機(jī)制解析的瓶頸?！白隹蒲凶畲蟮奶攸c(diǎn)就是不確定性，因?yàn)樗粗?，所以我們才更要去探索?！痹趯?dǎo)師陳樂(lè)天的點(diǎn)撥下，她抱著“嘗試別的方向，看是否能有不一樣結(jié)果”的心態(tài)換了思路重新來(lái)過(guò)，果真發(fā)現(xiàn)了該作用機(jī)制并非通過(guò)預(yù)想的SUMO化蛋白修飾，而是泛素化修飾，就此打開(kāi)了研究新的突破口。

為了潛心鉆研、取得突破性進(jìn)展，李構(gòu)思博士畢業(yè)的時(shí)間比預(yù)想中推遲了一些；畢業(yè)后，她又選擇繼續(xù)留在實(shí)驗(yàn)室，直到研究成果最終發(fā)表。無(wú)論遇到多少挫折，她始終記得老師們的教導(dǎo)，那也是自己開(kāi)啟科研道路的初心——做實(shí)實(shí)在在的研究，做真正有意義的成果。

攀登一流，與華農(nóng)作物學(xué)科同行

從入門時(shí)的雜交小白、實(shí)驗(yàn)新手，到逐漸能主導(dǎo)整個(gè)課題方向、指導(dǎo)師弟師妹的畢業(yè)論文，再到申請(qǐng)項(xiàng)目基金、論文撰寫與投稿……不知不覺(jué)，李構(gòu)思已經(jīng)走了很遠(yuǎn)，身份也從“小師妹”變成了“大師姐”。如今正式踏上工作崗位，她不由感慨，“其實(shí)也是從學(xué)生到老師的一種過(guò)渡”。成長(zhǎng)路上，她也與華農(nóng)作物學(xué)科同行，親身感受了華農(nóng)“雙一流”建設(shè)以來(lái)學(xué)科的迅速發(fā)展。

李構(gòu)思隨教授們?cè)陧n國(guó)參加國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議

作為作物學(xué)科團(tuán)隊(duì)成員，李構(gòu)思不僅開(kāi)拓了研究視野，增長(zhǎng)了學(xué)術(shù)見(jiàn)識(shí)，得到了更多展示機(jī)會(huì)，也體會(huì)到了自己正在從事研究的意義。有一次，她隨老師們出國(guó)參加學(xué)術(shù)會(huì)議，在與全球同行交流的過(guò)程中，聽(tīng)著大家談?wù)撗芯繉?duì)生產(chǎn)應(yīng)用的指導(dǎo)意義，她真實(shí)地感受到，自己在實(shí)驗(yàn)室做的基礎(chǔ)研究工作，對(duì)田間的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著切實(shí)的價(jià)值。

在博士后階段，學(xué)校良好的支持政策也為她放手研究提供了安心寬松的環(huán)境，使她能夠?qū)Ｗ⑼度肫渲小！盁o(wú)論是學(xué)術(shù)交流、項(xiàng)目資助還是人才培養(yǎng)，學(xué)校和學(xué)院都給予了我充分的自主空間與廣闊的科研平臺(tái)?！崩顦?gòu)思說(shuō)。

博士后出站后，李構(gòu)思前往深圳繼續(xù)深耕科研一線，在開(kāi)展研究的同時(shí)也進(jìn)行學(xué)術(shù)出版的相關(guān)工作。雖然已是兩地相處，她與華農(nóng)的聯(lián)結(jié)從未斷開(kāi)，仍保持著和母校團(tuán)隊(duì)的合作?！半s交育種的核心原理，正是利用不同水稻品種間的雜種優(yōu)勢(shì)培育優(yōu)良新品種。如果能夠成功破解水稻遠(yuǎn)緣雜種不育這一育種瓶頸，就能大幅拓寬水稻雜交育種的選擇范圍，這對(duì)生產(chǎn)應(yīng)用是有很多幫助的。”李構(gòu)思說(shuō)，自己將帶著母校的培養(yǎng)與積淀，在水稻雜交不育的研究道路上繼續(xù)前行，為糧食安全貢獻(xiàn)自己的一份力量。

甘坐“冷板凳”，只為科學(xué)夢(mèng)

在未知中探索前行

以科研之力護(hù)糧食安全

強(qiáng)農(nóng)興農(nóng)，久久為功

華農(nóng)人將繼續(xù)開(kāi)拓進(jìn)取

步履不停，向新而行！

/從“超人”到“院士”，他一輩子只做一件事/

/“鈍感力”很強(qiáng)的一款“神仙稻”！他們的目標(biāo)→/

/讓稻花在“對(duì)的時(shí)間”相遇！華農(nóng)團(tuán)隊(duì)取得雜交水稻研究重要進(jìn)展/

-SCAU-

文 | 新禾融媒體工作室 王澤墁 李雯婷

部分資料來(lái)自公眾號(hào)“MPlant植物科學(xué)”

圖 | 受訪者提供

版頭設(shè)計(jì) | 新禾融媒體工作室 劉家齊 林力

編輯 | 新禾融媒體工作室 王澤墁 李雯婷

初審 | 費(fèi)思迎

復(fù)審 | 陳芃辰

終審 | 鐘耿濤