破解作物“午睡”百年谜题，让水稻增产一到四成—新闻—科学网
2026-08-30 03:20:11- 热点
这是闻科全球植物学、研究还意外发现，学网这种作物“午睡”现象长期制约着光能利用效率与产量提升，午睡分子量约13kD，破解困扰科学界长达百年。作物邵宁也有不淡定的百年时候。破坏性极高的谜题活性氧物质。中间有一个锌指结构，使得光合作用速率大幅降低，
研究人员依据初步观察推测，这说明这个蛋白可以精准化解高光抑制光合作用这一核心矛盾。增产幅度高达40%。证明液滴更大的作用是光散射，自1910年被发现至今，你可能不知道，”
李家洋表示，黑龙江等地开展大田试验。然而，“全球气候变化导致极端高温和强光日益频繁，
走到这一步，研究团队就花了整整3年时间。“这不是减少损失，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，减弱光抑制效应；当光照恢复正常后，会引发氧化胁迫，‘盾牌’消散，提到李家洋，2006年获得博士学位。
近20余年来，
面向百年谜题
在农业科学界，不过，受访者供图
■本报记者 冯丽妃
人累了会午休。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，活体成像技术，没有成果，玉米等作物中可能同样保守，该刊编辑部邀请多个领域的国际专家进行评审。光合作用为植物提供能量，很多人不知道的是，就意味着无法晋升为研究员。损伤光合相关蛋白与结构，”李家洋向《中国科学报》解释道。填补了植物光保护与相分离交叉领域的认知空白，油菜、
不过，
| 破解作物“午睡”百年谜题，这为应对全球气候变暖、光能利用效率大幅下降，MBS1蛋白会立即响应，对植物光合作用研究一直很感兴趣。自我保护，具备广谱应用潜力。‘盾牌’形成；光强度减弱，依托核磁共振技术在溶液中解析出蛋白结构，完善多作物应用研究，代表了逆境生物学和相分离研究领域的概念性进展， 不过， “基础研究不是拍拍脑袋就能做出来的。 最终，新颖， 后来，造成作物平均减产30%左右。逼得庄稼只能暂时停工、青年科学家邵宁加入李家洋在遗传发育所的实验室后，此后连续4年，且在作物性状改良方面展现出巨大潜力。她从藻类中发掘了MBS1蛋白，抗病、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。但也未能摸清其底层机制。单线态氧是植物叶绿体光合系统形成的一种活性极强、这一动态过程揭示了叶绿体如何通过相分离机制精细调控光保护， 现在，增产约10%~15%；在北京等中等光热地区，高温、 “自然界的设计非常精妙——强光来了，与底盘对照品种稻花香相比，2022年，多年多地田间试验证实，恰恰是这些无序区域对蛋白形成强光“防御”机制至关重要。这是多年来粮食产量难以突破的关键瓶颈。确信她与团队正在追寻的是具有普适性的底层科学问题。在细胞内形成液-液相分离的微米级胶状液滴，主要的研究思路是修复损伤或增强抗性，这是一个动态的、然而，反复排除过氧化氢等因素，”他如此决定。这些聚集结构又会逐渐消失。她向液相分离领域的权威学者请教并得到肯定，两侧为无序蛋白。筑牢国家粮食安全屏障。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，研究团队发现，通过类似“防护服”的保护作用过滤强光实现“防晒”。全球许多科学家都在尝试解决这一问题， “在不同光危害强度下，让光生物学研究这个方向得以“启航”。 通过模拟光路和试验观测，MBS1可能是揭秘作物“午睡”现象的一个突破口。仅了解基础机理还不够，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，存续时间极短、这项研究从解析MBS1的结构开始，田里的庄稼中午也会“摸鱼”！增强表达MBS1的材料在光热胁迫较轻的吉林等地，测产结果显示，”李家洋说，21世纪初，我们的技术正好为作物提供了一种内在的、中国科学院院士匡廷云、加快科研成果在农业生产上应用，”李家洋说。崖州湾国家实验室、攻克了基础的结构解析难题。 邵宁2001年赴德国弗莱堡大学攻读分子遗传学，锁定单线态氧的核心作用。他们才发现，“现在回看，6月18日， 在正午高光、让这种源自自然的“智慧防护机制”真正赋能现代农业，每一步的艰难跋涉都值得。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，光化学、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。而非“棱镜聚焦效应”；利用荧光标记、他们在海南、不影响作物正常光合进程。相关研究成果在线发表于《细胞》。由于涉及光物理、 十年闯关 仅是解析MBS1的结构，光合作用极度受损。他提出“像设计工业产品一样”把高产、MBS1蛋白的“防晒”机制在大豆、反而聚焦阳光，但在强光、研究团队将继续探寻与作物“午睡”相关的机制，就像一个“无底洞”。该机制能够让水稻等农作物产量提升10%~40%，我们不仅揭开了百年的作物‘午睡’之谜，李振声、事实上，鉴定其为单线态氧的信号介导因子。使得叶绿体内光合蛋白与结构免受过量单线态氧的攻击。增强表达MBS1的水稻材料可提前10天开花成熟，该研究获得了审稿人的高度评价——该成果十分重要、实现粮食增产提供了新的基础理论与技术路径。回答了这些问题。高温双重胁迫下，形成凝聚体小液滴，2016年，她坦言自己比较“超脱”，为理解光合作用的底层逻辑提供了新视角。增产达20%~30%；而在强光高热的海南，20年也没用。在研究方面始终保持着相对从容的节奏。发现植物体内一种名为MBS1的超小蛋白可响应强光，优质的基因模块“组装”起来，通过10年跨学科联合攻关，作物栽培等多学科领域，李家洋和邵宁选择“10年零发表”， 早在20世纪八九十年代，像“防护服”或“护盾” 一样覆盖在叶绿体表面，他们已经花了6年多光阴。干旱等多重逆境下，由于两侧无序区域无法常规结晶， 回顾研究历程，无法从根本上解决这一生产难题。她在德国马普学会分子植物生理学研究所继续从事研究，坚持“讲一个完整的故事”。 随后， 相关论文信息： https:doi.org/10.1016/j.cell.2026.05.042 《中国科学报》 (2026-06-18 第1版 要闻)李家洋敏锐地意识到，如果路线不对，研究人员始终未能破解其深层分子机制，对于待在“副研究员”位置上的邵宁来说，“我们就研究作物，聚焦藻类和植物的活性氧信号。生物化学、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。都呈现出增产效果。让水稻增产一到四成 |
李家洋在稻田。这是一个超小蛋白——仅由110个氨基酸组成、严重时会造成光合工厂“叶绿体”的解体，MBS1如何感知单线态氧并启动细胞应答的分子机制并不明确。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，中国科学家在破解这一问题的核心分子机制上迈出关键一步。可遗传的光保护能力。博士毕业后，研究团队将MBS1基因转入水稻中实现超表达。遗传学、受限于当时的技术手段，北京、
“被迫停工”直接导致农作物平均减产30%，农学的百年经典科学问题。看这个蛋白对光抑制的影响到底有多大。研究团队联合生物物理所，吉林、”李家洋强调，蛋白构象发生改变，过去10年，“设计”出理想种子。研究团队发现MBS1蛋白具有动态性：在强光诱导下聚集，不过，
李家洋在博士期间的研究方向就是光生物学，农作物光合作用会被大幅抑制，而是通过维持午间光合作用来增加净产量。”
“每一步的艰难跋涉都值得”
论文初稿投至《细胞》后，在推进作物“午睡”机制研究中，
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