封面報道！他們發現了物種間的“溫度開關”！

華農科研進展

【開欄語】為集中展示學校科技創新成果，傳遞學術前沿動態，即日起，華南農業大學官方微信公眾號正式推出“華農科研進展”專欄。專欄將聚焦優勢特色領域，及時發布華農在基礎研究、技術攻關、成果轉化等方面的最新突破，全面呈現科研團隊的創新探索與實干擔當，助力學校學科內涵提升與“雙一流” 建設。

稻菽千重浪，科研探新章。作為專欄開篇報道，今天為您帶來華農作物學科團隊最新重要成果，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”來當“和事佬”

為秈稻和粳稻的“愛情”架“鵲橋”？

近日，華南農業大學農學院

未來作物精準育種基礎研究卓越中心

陳樂天/劉耀光團隊

揭示了水稻Sa座位三基因

“殺手?保鏢”系統的分子遺傳基礎

首次闡明植物雜種不育

響應環境溫度的全新分子機理

相關研究成果登上植物領域國際頂級期刊

Molecular Plant

2026年第二期封面故事

華農成果登上 Molecular Plant封面

本期Molecular Plant封面設計以溫度調控水稻秈粳F?雜種花粉育性的分子機理為核心，揭示水稻生殖隔離的“溫度開關”。

?封面中央展現莖稈粗壯、分蘗旺盛、粒多穗重的秈粳F?植株雜種優勢表型。

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

?封面左右兩側的花粉以擬人化場景，闡明溫度調控秈粳F?植株花粉育性的分子機理。在低溫條件下（左側藍區），秈型基因編碼的M?（劍客）與F?（劍）形成人劍合一的功能型“殺手復合體”，破壞活性氧（ROS）清除蛋白COX11（盾牌），導致ROS爆發，進而殺死攜帶粳型弱保鏢基因（FL?）的花粉；在高溫條件下（右側紅區），高溫促使M?-F?復合體解離（劍客與劍分離），喪失殺手功能，FL?弱保鏢功能得以發揮作用，COX11抑制ROS爆發，花粉得以存活，雜種不育被克服。

?封面的溫度開關形象展示：溫度是調控秈粳雜種F?生殖隔離育性轉換的關鍵因子。

這一發現表明，在物種演化和分類中長期存在爭議的物種邊界模糊性，很可能是源自環境誘導的生物適應性變化，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理模型；該研究也為克服水稻遠緣雜交生殖隔離、拓展雜種優勢利用提供了重要的理論依據。

論文題目和作者信息

華南農業大學博士后李構思（現為中國農業科學院農業基因組研究所助理研究員）和張雅玲（現為中國科學院分子植物科學卓越創新中心助理研究員）為該論文的共同第一作者，華農教授陳樂天、中國科學院院士劉耀光為共同通訊作者。研究得到國家自然科學基金重點項目和廣東省“十四五”農業科技創新十大重點攻關揭榜掛帥項目、廣東省振興種子產業項目和廣東省基礎與應用基礎研究基金等項目的資助。

“科研有沒有秘訣？我的回答是‘沒有秘訣’，就是愛好加堅持。”在學校3月18日舉行的“弘揚科學家精神主題論壇”上，劉耀光分享了自己的科研故事，話語樸素而真摯。對于跟隨劉耀光、陳樂天開展研究十多年，在華農完成本碩博學習直至博士后出站的李構思而言，老師的這些話語其實早已超越簡單的文字，成為了薪火相傳的精神和指南。

作為論文核心作者，她從博士入學開始便深度參與實驗方案設計、研究材料培育、稻穗表型調研、蛋白分子實驗和論文撰寫和修改等工作，一頭扎進研究近10年時間，直到成果發表后才博士后出站。實驗室和稻田見證了她的成長，也見證了一顆追求科學真理的初心。如今，李構思已走上工作崗位，回望當初那個初來乍到、尚且懵懂的18歲少女，更有悠長不盡的感悟回味。

“殺手”與“保鏢”：有趣的“溫度開關”

綠色的稻田里，稻穗揚花，花粉輕搖，這看似平常的生長瞬間，卻藏著大學問。在雜交水稻育種領域，有一個科學家們常年研究的對象：不同種或秈粳稻亞種間水稻雜交時，常常會出現花粉不育、結不出稻米的情況，這就是“生殖隔離”在水稻雜交中的體現。如果能搞清楚其中原理，破解不育機制，那么雜交水稻育種將實現革命性的突破。

基因，是一切問題的源頭。長期以來，華農水稻遺傳育種研究團隊圍繞水稻基因展開攻關，尋找和分析一切可能影響育種的因素。這次的研究，關鍵詞是“溫度”。“我們首次揭示了‘溫度’這個因素是怎么作為開關，來調控水稻的雜種不育過程。”李構思介紹。

李構思和同學們在做水稻植株溫度處理準備

秈稻中有兩個“殺手”基因——SaF?和SaM?，這兩個基因湊在一起，會形成一個蛋白復合體，引發水稻細胞里的活性氧“爆發”，直接讓花粉失去育性，變成“空殼花粉”。有趣的是，團隊還發現了水稻的兩種“保鏢”基因，本領大不相同：一種是秈稻里的“強保鏢”SaFL?，不管是高溫還是低溫（廣州常規種植季節），它都能穩穩發揮作用，時刻守護秈型花粉育性；另一種是粳稻里的“弱保鏢”SaFL?，則是個“怕涼的小家伙”，只有在高溫環境下才能正常工作，低溫時就會“掉鏈子”。

這就造就了秈粳雜交水稻一個特別的現象——“反溫敏不育”：高溫時，“弱保鏢”正常上崗，粳型花粉可育；低溫時，“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，就這樣形成一套“殺手與保鏢”的博弈體系，花粉能不能正常發育，全看這場博弈的結果。

Molecular Plant期刊評審專家認為，研究首次闡明植物雜種不育響應環境溫度的全新分子機理，為詮釋水稻亞種形成和地理擴張過程中生殖隔離系統的演化機制和環境適應性提供新視角。成果作為期刊主編月度推薦內容登上封面，也是華南農業大學一流學科作物學2025年在水稻研究取得的重要成果之一。

甘坐“冷板凳”，為一個答案、一份初心

時間回到2016年。彼時李構思剛剛博士入學，所在團隊的主要研究方向是水稻雜種優勢利用和雜種不育。不久，她就接到了任務——繼承前輩衣缽，繼續探索“殺手”基因。“早在2008年，我們課題組的一位師兄就已經發表了‘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，我們其實都是在接力去完成這項工作。”李構思介紹。

李構思在試驗田中插秧

水稻DNA樣品

水稻花粉取樣，是研究中至關重要的環節，更是一場和時間賽跑的“硬仗”。花粉體量小，實驗需要的量卻很大，而取樣的時間窗口又特別短。為了搶抓時機，李構思和團隊伙伴們常常清晨下田，一株株查看材料、剪取合適的幼穗，又馬不停蹄趕回實驗室，趁著新鮮收集花藥。取樣季集中在五一、十一期間，忙起來假日無休，通宵達旦更是家常便飯；雜交時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鐘頭。

“我們做科研可能很多時候并不如想象中的那么高大上，在做精細實驗的同時也要耐得住瑣碎的事情。”科研日常是枯燥且繁瑣的，但有良師指導、益友陪伴，李構思也能從其中體會到成長的樂趣。

論文第一作者李構思（左一）和張雅玲（右一）博士畢業時和劉耀光院士合影

李構思（右二）博士畢業時和導師陳樂天教授合影

李構思和團隊同學在試驗田中

“科研要講邏輯、重實驗，不迷信權威”是團隊負責人陳樂天教授常常和大家說的一句話。他經常鼓勵大家大膽提出想法，給足學生獨立探索的空間，重視培養協作能力，也十分注重培養學生在會議匯報、人際交往等方面的綜合素質。劉耀光院士則用極致的嚴謹指導著整個團隊——修改論文時，他會逐字逐句斟酌、反復核對基因序列結構圖。“文字描述、結構示意圖上有些微不符，劉院士都會指出來修正。”李構思回憶。

研究過程中，李構思曾一度陷入分子機制解析的瓶頸。“做科研最大的特點就是不確定性，因為它未知，所以我們才更要去探索。”在導師陳樂天的點撥下，她抱著“嘗試別的方向，看是否能有不一樣結果”的心態換了思路重新來過，果真發現了該作用機制并非通過預想的SUMO化蛋白修飾，而是泛素化修飾，就此打開了研究新的突破口。

為了潛心鉆研、取得突破性進展，李構思博士畢業的時間比預想中推遲了一些；畢業后，她又選擇繼續留在實驗室，直到研究成果最終發表。無論遇到多少挫折，她始終記得老師們的教導，那也是自己開啟科研道路的初心——做實實在在的研究，做真正有意義的成果。

攀登一流，與華農作物學科同行

從入門時的雜交小白、實驗新手，到逐漸能主導整個課題方向、指導師弟師妹的畢業論文，再到申請項目基金、論文撰寫與投稿……不知不覺，李構思已經走了很遠，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，“其實也是從學生到老師的一種過渡”。成長路上，她也與華農作物學科同行，親身感受了華農“雙一流”建設以來學科的迅速發展。

李構思隨教授們在韓國參加國際學術會議

作為作物學科團隊成員，李構思不僅開拓了研究視野，增長了學術見識，得到了更多展示機會，也體會到了自己正在從事研究的意義。有一次，她隨老師們出國參加學術會議，在與全球同行交流的過程中，聽著大家談論研究對生產應用的指導意義，她真實地感受到，自己在實驗室做的基礎研究工作，對田間的農業生產有著切實的價值。

在博士后階段，學校良好的支持政策也為她放手研究提供了安心寬松的環境，使她能夠專注投入其中。“無論是學術交流、項目資助還是人才培養，學校和學院都給予了我充分的自主空間與廣闊的科研平臺。”李構思說。

博士后出站后，李構思前往深圳繼續深耕科研一線，在開展研究的同時也進行學術出版的相關工作。雖然已是兩地相處，她與華農的聯結從未斷開，仍保持著和母校團隊的合作。“雜交育種的核心原理，正是利用不同水稻品種間的雜種優勢培育優良新品種。如果能夠成功破解水稻遠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，這對生產應用是有很多幫助的。”李構思說，自己將帶著母校的培養與積淀，在水稻雜交不育的研究道路上繼續前行，為糧食安全貢獻自己的一份力量。

甘坐“冷板凳”，只為科學夢

在未知中探索前行

以科研之力護糧食安全

強農興農，久久為功

華農人將繼續開拓進取

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”很強的一款“神仙稻”！他們的目標→/

/讓稻花在“對的時間”相遇！華農團隊取得雜交水稻研究重要進展/

-SCAU-

文 | 新禾融媒體工作室 王澤墁 李雯婷

部分資料來自公眾號“MPlant植物科學”

圖 | 受訪者提供

版頭設計 | 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 | 費思迎

復審 | 陳芃辰

終審 | 鐘耿濤