發現耐熱水稻基因

 

圖片來源：維基百科

全球暖化造成氣溫上升，對農作物的產量也會造成影響。高溫會使生物的細胞膜脂質運動加快、蛋白質結構變得不穩定，這些都會讓形成環境壓力。

最近的研究發現了一個稱為TT2的基因（TT2是THEROMOTOLERANCE 2）。TT2失去功能的水稻比較耐熱，不會因為溫度上升而造成產量下降。研究發現，TT2是G蛋白（G protein）的Gγ次單元。

G蛋白是鳥嘌呤核苷酸結合蛋白（guanine nucleotide-binding proteins）的簡稱，含有一個鳥苷酸結合結構域，由α、β、γ三個次單元所組成。活化狀態下的G蛋白可以活化腺苷酸環化酶（adenylate cyclase），產生第二信使cAMP（cyclic AMP），從而產生進一步的效應。

G蛋白是由吉爾曼（Alfred G. Gilman）與羅德貝爾（Martin Rodbell）在研究腎上腺素的信息傳遞時發現的，並讓這兩人獲得1994年的諾貝爾生理醫學獎。

研究團隊發現，當TT2基因失去功能時，水稻可在高溫下仍保有蠟質，這使得突變株水稻可在高溫下維持一樣的產量。研究團隊發現另一個轉錄因子（transcription factor）SCT1（Sensing Ca²⁺ Transcription factor 1）會與鈣調蛋白（calmodulin，CaM）進行互動後負向調節與蠟質合成相關的基因，但這個互動在缺少TT2基因後被打斷，造成植物蠟質的累積上升。

發現TT2基因可提升水稻的耐熱程度且不影響產量，未來可利用這個突變來選育耐熱水稻，讓水稻的產量在氣候變遷的當下保持穩定。

參考文獻：

Kan, Y., Mu, XR., Zhang, H. et al. TT2 controls rice thermotolerance through SCT1-dependent alteration of wax biosynthesis. Nat. Plants (2021). https://doi.org/10.1038/s41477-021-01039-0