中国科学家破解农作物“午休”难题 研究成果发表于《细胞

6月18日，一项关于农作物光合作用效率的研究成果在国际学术界引发关注。来自中国科学院遗传与发育生物学研究所联合国内外多家研究机构的团队，在国际著名期刊《细胞》上发表了针对农作物“午休”现象的原创性研究。

研究成果于6月18日发表在《细胞》期刊。

破解光合作用“午休”机制

农作物“午休”是指在强光、高温环境的午后时段，植物光合作用效率显著下降的现象。该现象导致作物光合产物累积减少，从而影响产量与品质。

研究团队通过分子生物学与遗传学手段，揭示了控制这一过程的关键调控机制。此次破解，为提升作物在强光条件下的光合能力提供了理论依据。

合作方与产业影响

据中科院遗传发育所发布的信息，该研究由该所牵头，联合国内外多家科研单位完成。相关成果为应对全球气候变化下粮食生产面临的挑战提供了新思路。

• 研究成果聚焦于农作物“午休”这一长期存在的生理现象。
• 研究结论为未来培育耐强光、高光合效率的作物品种提供了基因资源和技术路径。

我国科学家发现MBS1蛋白精准防护机制 可减少农作物约30%午休产量损失

我国科研团队最新研究揭示，一种名为MBS1的蛋白能在强光下主动形成凝聚体，像“防晒霜”一样保护叶绿体免受损伤。这一发现有望解决长期困扰农业生产的“光合午休”现象，该现象导致的农作物产量损失约为30%。

“光合午休”：强光下的产量“刺客”

“农作物午休”是指每天中午约12点到14点之间，高温强光造成光合作用及有机物积累下降的现象。传统观点认为，强光会诱导叶绿体内产生单线态氧，在损伤叶绿体的同时触发防御反应，这一过程表现为“先受损再启动保护”，反应慢、耗能大。

据测算，午休给农作物造成了约30%的产量损失。

MBS1蛋白：从感知到防护的一体化机制

我国科学家的最新研究发现，一种名为MBS1的蛋白在强光作用下，能直接感知单线态氧并形成凝聚体。这些凝聚体会包裹住叶绿体，像防晒霜一样保护叶绿体及光合作用免受损害。与传统被动、耗能的防御模式不同，这一机制实现了精准、主动、快速的光防护。

• MBS1蛋白：一种在强光下能直接感知并响应单线态氧的植物蛋白，其形成的凝聚体是光防护的核心结构。
• 单线态氧：作物在强光下，叶绿体内产生的活性氧，是导致叶绿体损伤并触发作物防御反应的诱因。

四年大田试验验证稳产增产效果

科研团队在海南、北京和黑龙江等地连续进行了四年大田试验。结果显示，在上调MBS1蛋白表达后，水稻抵御田间强光逆境的能力显著增强。在不影响植株正常生长发育的前提下，实现了稳产增产。这表明，通过调控MBS1蛋白，未来或可有效提升作物在强光环境下的产能。

匡廷云：研究成果可应用于小麦等多种植物，对农业及双碳目标意义重大

中国科学院院士匡廷云介绍，一项与水稻分子育种、精准调控相结合的研究具有普遍性，其原理可推广至小麦等多样化作物，预计将在农业实践中产生深远影响。她还指出，该研究在克服植物午休方面的突破，对提高二氧化碳固定量及实现双碳目标同样具有重要价值。

原理具备跨作物通用性

该研究的核心在于将分子育种与精准调控技术融合，匡廷云表示，这一原理不仅适用于水稻，还能应用于小麦及其他各类植物。她强调，农业上的应用前景“不可估量、非常巨大”，将产生重大影响。

克服“午休”助力碳固定

植物午休是指植物在中午高温强光下光合效率暂时降低的现象。匡廷云指出，克服这一现象可大幅提升二氧化碳的固定量，从而为降低大气二氧化碳浓度、实现“碳达峰、碳中和”目标提供技术支撑。

“这个原理可以用到小麦，可用到各式各样的植物，在农业上应用不可估量、非常巨大，会产生重大影响。” ——中国科学院院士匡廷云