随着气候变化加剧，热浪和长期干旱的发生频率日益增加，科学家们发现了一种基因，该基因能够提高水稻在生长发育的关键阶段之一的耐高温能力。这一发现有望帮助维持热带和亚热带地区水稻的产量。
这项由日本国立食品农业研究机构（NARO）、国际水稻研究所（IRRI）和其他日本机构的研究人员进行的研究，发现了 EMF3（早花 3）基因，该基因负责将植物花朵的开放时间提前到清晨，此时气温仍然比较温和。
水稻通常在上午 10 点到中午 12 点之间开花，这段时间气温通常达到一天中的最高点，在 33°C 到 35°C 之间。如果在这一阶段暴露于过高的温度下，花朵可能会受精失败，导致小穗不育和籽粒形成减少。
研究人员发现，一种名为EMF3-1D的特定基因变体能够使开花期提前约1,5小时。这种看似简单的改变在高温胁迫条件下对籽粒的结实率产生了显著影响。
“这种基因可以让水稻在最脆弱的阶段‘躲避高温’，保护受精，并有助于确保即使在极端温度下也能获得收成，”来自奈良的研究员石丸勉表示。
具有全球潜力的罕见变异
研究团队表示，目前已知的商业水稻品种中，没有天然含有EMF3-1D等位基因。该性状被认为较为罕见，但具有应用于不同遗传群体水稻的潜在价值，包括籼稻和粳稻品种。
除了有助于提高耐热性外，改变花朵开放时间还可以为杂交种子生产计划带来好处，因为亲本系之间开花的同步性是授粉成功的决定性因素。
“这一特性对于杂交种子的生产非常有用，因为花朵开放时间的协调性是一个重要的考虑因素，”国际水稻研究所 (IRRI) 的科学家金成烈 (Sung-Ryul Kim) 强调说。
测试包括巴西栽培品种
研究人员已经开始将EMF3-1D基因导入世界各地广泛种植的品种中。这些品种包括印度的IR64、Swarna和Pusa Basmati；老挝的TDK1；西非的Sahel 329；日本的Toyomeki；以及为适应巴西气候条件而开发的Caiapó品种。
这些试验品系已显示出即使在被认为对作物至关重要的温度下，也能保持较高的籽粒产量的潜力。
据奈良市的平林秀幸和日本国际农业研究中心（JIRCAS）的佐佐木和弘等研究人员称，该基因可以通过标记辅助选择纳入育种计划，从而加速开发适应全球变暖的新品种。
基因编辑之路
这一发现也为基因编辑技术的应用开辟了新的前景。国际水稻研究所（IRRI）水稻遗传设计与验证部门负责人伊内兹·斯拉梅特-洛丁表示，精准编辑等工具可以实现将早花性状快速导入优良品种。
科学家认为相关的另一个方面是，该基因只影响花朵开放的时间，而不会改变植物的生长，也不会在正常的生长条件下损害其生产潜力。
“有了EMF3，水稻植株就能‘提前醒来’以避开高温。这是一种自然的适应策略，在全球变暖的背景下，它可能成为保障粮食安全的重要工具，”石丸总结道。
该研究成果发表在期刊上。 植物生物技术杂志 在标题之下 水稻EMF3等位基因通过调节花朵开放时间来提高高温胁迫下的结实率由石崎琢磨及其合作者签名（2026 年）。
更多信息请访问 doi.org/10.1111/pbi.70653
