水稻也怕热！炎热夜晚导致水稻减产，数百个基因的表达比平时提前或推迟

较暖的夜间温度(WNT)，对作物的影响是气候变化中一个知之甚少的方面。

WNT是由夜间气温相对于白天气温的不对称增加造成的。在水稻中，WNT降低了粮食产量和品质，并降低了植物用来设置生物钟的每日温度周期的幅度。

因此，研究人员研究了WNT如何影响分子活动的时间。在田间生长的植物中，WNT改变转录组的日常模式。节律性表达强的基因和受昼夜节律控制的基因受WNT的影响最大。

该研究揭示了温暖的夜晚会改变水稻内部生物钟节律，数百个基因的表达比平时早，而数百个其他基因的表达比平时晚。这些变化导致了水稻的产量的下降。

在适应2-3℃ WNT的大田水稻穗中，研究人员们观察到基因表达时间在生殖阶段的全基因组中断。之前鉴定为24小时节律性表达的转录本和受昼夜节律调节的转录本对WNT比非节律性转录本更敏感。转录水平的全系统扰动表明，WNT扰乱了内部分子事件和环境之间的紧密时间协调，导致生产力降低。

他们确定了预测靶点对WNT敏感的转录调控因子。通过他们的网络分析确定的受影响的转录本和候选调控因子，解释了驱动对WNT敏感性的分子机制，并确定了可以靶向增强对WNT耐受性的候选因子。

许多中断基因的候选调控因子与昼夜时钟相关，强调了WNT下的时间改变。这些途径和机制可以帮助鉴定耐WNT的品系。

全球气候模型高度肯定地预测，到2100年，平均地表温度将增加1至4℃。这些温度趋势的分解表明，在全球、区域和农场尺度上，夜间最低温度比白天最高温度增加得更快。

全球所有陆地地区都在夜间变暖。虽然升温的不对称性不是全球一致的，更多的陆地地区经历了更大的夜间变暖，而不是更大的白天变暖。与白天温度升高所预测的短期热峰值相反，更温暖的夜间温度(WNT)预期持续时间更长，影响作物重要的生长和发育阶段。

为了应对白天温度的升高，水稻植株会利用一些机制来减少热损伤，包括通过蒸腾冷却、通过清晨开花和生殖恢复。相比之下，驯化水稻在克服WNT影响方面的可塑性有限。WNT对水稻产量和品质的不利影响已在受控环境和田间条件中得到了记录，显示了潜在的经济损失。

水稻对夜间高温的生理反应包括花粉活力显著下降、小穗不育性增加和膜损伤，共同导致产量损失。然而，这些调查强加的温度高于未来的预测。

田间研究发现，开花后衰老加速和夜间呼吸增加，是决定夜间温度升高造成产量和质量损失的关键因素。虽然夜间呼吸和糖代谢酶之间的关系已经被证实，特别是在灌浆期，但与这些生理反应相关的分子水平上的机制变化仍有待研究。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：https://www.pnas.org/content/118/25/e2025899118