我国科学家攻克作物花期冷害难题，可挽回超 50% 低温减产损失

IT之家 6 月 3 日消息，据央视新闻今日报道，中国科学院遗传与发育生物学研究所许操研究员带领的科研团队历经八年持续攻关，成功攻克作物花期冷害这一长期困扰全球农业的难题。相关研究成果于 6 月 3 日在线发表于《自然》。受全球气候变化影响，“倒春寒”“早霜冻”“寒露风”等突发性低温天气日益频繁。作物花期对低温极为敏感，短短几天的低温便可能引发花粉败育、无法结实，导致主粮作物减产幅度达 20% 至 60%，各类果树减产约 20% 至 50%。据测算，仅 2024 年我国农作物因冷害受灾面积就达 1400 万亩，直接经济损失 256.2 亿元。长期以来，花期冷害防控主要依赖灌水、熏烟、覆盖等被动防御手段，成本高昂且效果有限，灾后剪枝、追肥等补救措施也无法挽回核心产量损失。传统育种筛选出的持续抗冷基因虽然在常温下也能激活耐冷机制，却会空耗大量能量，导致作物“高产耐冷不可兼得”。针对上述困境，许操团队转换研究思路，综合运用传感技术、多维组学、基因编辑和人工智能等前沿手段，在真实农田环境中成功发掘出小肽基因 RGF。该基因仅编码 13 个氨基酸残基的短肽，在正常温度下几乎不表达，对作物生长发育没有可见影响，成功避免了能量空耗问题。一旦遭遇低温胁迫，它便会在花粉发育关键的四分体时期，于花药绒毡层细胞中快速激活。其信号机制是：低温诱导表达的 RGF 小肽被分泌到细胞外，由花药细胞膜表面的受体激酶和共受体识别并形成受体复合体，进而激活环核苷酸门控离子通道，引发细胞内钙离子浓度快速升高，精确调控花药绒毡层按时降解，确保花粉在低温条件下仍能正常发育。这种“平时深藏不露，冷害挺身而出”的独特表达模式，使作物具备了“按需抗逆”的能力。多年多点作物测产试验证实了该基因的应用价值。在番茄种植中，RGF 基因可挽回 33.9% 至 52.2% 的冷害产量损失；对主栽高产水稻品种进行改良后，可挽回约 18% 的低温减产损失。在大棚低温环境下，普通番茄坐果率仅为 28.7%，而经过 RGF 基因改良的番茄坐果率稳定在 51%。改良水稻在低温下结实率提升 10% 至 25%，且正常年份产量不受影响。目前，该技术已逐步拓展应用于大豆、玉米等作物的抗冷改良工作。该研究打通了从分子机制解析到田间落地应用的全链条，破解了作物“高产耐冷不可兼得”的困局，实现作物从“持续抗逆”向“顺境高产、逆境稳产”的转变。这一突破不仅为拓展作物种植区域、开发新型粮食产区提供了全新理论依据与育种路径，也为国家粮食安全提供了重要的科技支撑。IT之家附论文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10603-7