午間的強光，是農(nóng)作物生長的“雙刃劍”，看似充沛的光照能滋養(yǎng)作物，卻會引發(fā)“光合午休”現(xiàn)象，造成產(chǎn)量大幅損耗。作物“午休”的機制是什么？如何克服“午休”及由此帶來的產(chǎn)量損失？一直是困擾科學(xué)界的難題。

6月18日，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、崖州灣國家實驗室李家洋院士團隊聯(lián)合國內(nèi)外多家單位，在國際學(xué)術(shù)期刊《細胞》在線發(fā)表研究成果，首次發(fā)現(xiàn)植物可通過蛋白凝聚體為葉綠體搭建動態(tài)“天然防曬屏障”，解鎖了全新主動光保護機制。研究由國家生物育種重大專項及國家重點研發(fā)計劃支持完成，是我國在作物高光效基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得的一項原創(chuàng)性重大成果。

扎根田間地頭，與普通農(nóng)民看上去別無二致，把論文寫在祖國大地。科研團隊在海南、北京和黑龍江等地連續(xù)進行了四年大田試驗，充分驗證了這一機制的應(yīng)用價值。團隊以主栽優(yōu)質(zhì)稻品種為試驗材料，發(fā)現(xiàn)上調(diào)MBS1蛋白表達后，水稻抵御田間強光逆境的能力顯著增強，在不影響植株正常生長發(fā)育的前提下，實現(xiàn)了穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。

光照是植物光合作用的能量源泉，卻也是潛在的“傷害源”。大田環(huán)境中，強光往往與高溫、干旱疊加形成復(fù)合逆境，過量光能會導(dǎo)致作物正午光合效率下滑。這一瓶頸制約著農(nóng)作物產(chǎn)能提升。

傳統(tǒng)觀點認為，強光誘發(fā)葉綠體內(nèi)產(chǎn)生的單線態(tài)氧，造成光系統(tǒng)Ⅱ及葉綠體結(jié)構(gòu)損傷并觸發(fā)防御反應(yīng)，即先受損再啟動保護，是典型的事后補救，反應(yīng)慢、耗能大。

此次研究成功解鎖了植物的“智能防曬密碼”?？蒲袌F隊依托核磁共振結(jié)構(gòu)解析、超分辨顯微觀測、光學(xué)模擬等前沿技術(shù)，鎖定了核心調(diào)控蛋白MBS1。研究證實，當(dāng)遭遇強光脅迫時，MBS1蛋白可精準捕捉單線態(tài)氧信號，在葉綠體外膜動態(tài)組裝形成特殊蛋白凝聚體。

與傳統(tǒng)“受損后修復(fù)”的生化防護模式不同，這些蛋白凝聚體如同一層自適應(yīng)、可開合的“智能防曬膜”，緊密包裹在葉綠體表面，通過光學(xué)散射、遮蔽作用弱化強光透射，從源頭減少單線態(tài)氧的過量生成，避免光合系統(tǒng)損傷。

多位國際審稿專家對該成果給予高度評價，認為這是作物光合改良領(lǐng)域的標志性突破。研究創(chuàng)新性打通了活性氧感知、蛋白相分離、亞細胞光學(xué)調(diào)控與田間作物產(chǎn)能的關(guān)聯(lián)鏈路，填補了傳統(tǒng)植物逆境生物學(xué)的理論短板，從基礎(chǔ)機理創(chuàng)新到田間應(yīng)用驗證形成完整研究閉環(huán)，兼具重大的學(xué)術(shù)創(chuàng)新價值與廣闊的轉(zhuǎn)化前景。

專家認為，在全球氣候變化、極端天氣頻發(fā)的當(dāng)下，這項成果為高光效、抗逆高產(chǎn)作物育種開辟了全新賽道，提供了精準可靠的分子靶點與育種思路，對提升農(nóng)作物氣候適應(yīng)能力、穩(wěn)定糧食產(chǎn)能、筑牢國家糧食安全防線，具有十分重要的科學(xué)價值與現(xiàn)實意義。

從精準設(shè)計“一粒種子”，到為莊稼裝上“抗冷保險”，再到如今成功破解作物“午休”奧秘，我國科研人員勇攀高峰，為保障國家糧食安全不斷作出科技新貢獻。

“在精準設(shè)計育種領(lǐng)域，我們?nèi)〉昧烁采w理論、技術(shù)、產(chǎn)品的全鏈條體系化突破。”中國科學(xué)院院士李家洋介紹，“十五五”期間，我們將進一步聚焦高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的重大品種創(chuàng)制研究，包括基礎(chǔ)理論前沿、關(guān)鍵核心技術(shù)的突破，使中國躋身國際引領(lǐng)地位。

策劃：陳芳

統(tǒng)籌：吳晶

記者：胡喆、古一平

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