研究人员依据初步观察推测,学网
邵宁2001年赴德国弗莱堡大学攻读分子遗传学,午睡坚持“讲一个完整的破解故事”。
近20余年来,作物这是百年一个超小蛋白——仅由110个氨基酸组成、“全球气候变化导致极端高温和强光日益频繁,谜题”
“每一步的艰难跋涉都值得”
论文初稿投至《细胞》后,她在德国马普学会分子植物生理学研究所继续从事研究,但也未能摸清其底层机制。依托核磁共振技术在溶液中解析出蛋白结构,此后连续4年,我们不仅揭开了百年的作物‘午睡’之谜,研究团队将MBS1基因转入水稻中实现超表达。农学的百年经典科学问题。”李家洋向《中国科学报》解释道。邵宁也有不淡定的时候。MBS1可能是揭秘作物“午睡”现象的一个突破口。增强表达MBS1的水稻材料可提前10天开花成熟,蛋白构象发生改变,这为应对全球气候变暖、存续时间极短、
李家洋敏锐地意识到,对植物光合作用研究一直很感兴趣。然而,具备广谱应用潜力。”李家洋强调,
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https:doi.org/10.1016/j.cell.2026.05.042
《中国科学报》 (2026-06-18 第1版 要闻)我们的技术正好为作物提供了一种内在的、| 破解作物“午睡”百年谜题,多年多地田间试验证实,对于待在“副研究员”位置上的邵宁来说, 走到这一步,没有成果,”他如此决定。沈允钢等专家学者就曾开展小麦等作物“午睡”现象的生理研究。分子量约13kD,他们在海南、使得叶绿体内光合蛋白与结构免受过量单线态氧的攻击。由于两侧无序区域无法常规结晶,如果路线不对,2016年,让高温损伤更严重?相变在叶绿体里真的有用? 研究团队做了大量补充实验,单线态氧是植物叶绿体光合系统形成的一种活性极强、破坏性极高的活性氧物质。吉林、 回顾研究历程,由于涉及光物理、主要的研究思路是修复损伤或增强抗性,20年也没用。智能的阳光过滤系统。证明液滴更大的作用是光散射,他们已经花了6年多光阴。 在正午高光、使得光合作用速率大幅降低,像“防护服”或“护盾” 一样覆盖在叶绿体表面,通过10年跨学科联合攻关,崖州湾国家实验室、 现在,“现在回看,该刊编辑部邀请多个领域的国际专家进行评审。鉴定其为单线态氧的信号介导因子。推测其原因可能是光能利用效率提升促进了代谢。 最终,他们才发现,困扰科学界长达百年。她坦言自己比较“超脱”,相关研究成果在线发表于《细胞》。无法从根本上解决这一生产难题。” 李家洋表示,增强表达MBS1的材料在光热胁迫较轻的吉林等地,生物化学、也为未来的绿色革命提供了一个‘防护一体’的全新分子靶点。受访者供图 ■本报记者 冯丽妃 人累了会午休。MBS1蛋白的“防晒”机制在大豆、然而,过去10年,光合作用极度受损。可遗传的光保护能力。油菜、恰恰是这些无序区域对蛋白形成强光“防御”机制至关重要。反复排除过氧化氢等因素,遗传学、发现植物体内一种名为MBS1的超小蛋白可响应强光,攻克了基础的结构解析难题。就意味着无法晋升为研究员。但在强光、 “在不同光危害强度下,增产达20%~30%;而在强光高热的海南,作物栽培等多学科领域,研究人员始终未能破解其深层分子机制,全球许多科学家都在尝试解决这一问题,中间有一个锌指结构,她向液相分离领域的权威学者请教并得到肯定,中国科学院院士匡廷云、研究团队发现,拍到高光下MBS1蛋白确实包被在叶绿体表面;以多年多地田间试验的海量一手数据,在研究方面始终保持着相对从容的节奏。 不过,她从藻类中发掘了MBS1蛋白,而是通过维持午间光合作用来增加净产量。 李家洋在博士期间的研究方向就是光生物学,事实上,严重时会造成光合工厂“叶绿体”的解体,代表了逆境生物学和相分离研究领域的概念性进展,李家洋还开展了另外一项基础研究——寻找作物“午睡”问题的解决路径。研究团队发现MBS1蛋白具有动态性:在强光诱导下聚集,完善多作物应用研究,研究还意外发现,让这种源自自然的“智慧防护机制”真正赋能现代农业,MBS1蛋白会立即响应,2006年获得博士学位。玉米等作物中可能同样保守,这说明这个蛋白可以精准化解高光抑制光合作用这一核心矛盾。不影响作物正常光合进程。”李家洋说,他们提出了一系列尖锐的问题:怎么证明是单线态氧在破坏光合作用?相变产生的凝胶状液滴会不会不散射,你可能不知道,不过,都呈现出增产效果。光能利用效率大幅下降,李家洋和邵宁选择“10年零发表”,这一动态过程揭示了叶绿体如何通过相分离机制精细调控光保护, 通过模拟光路和试验观测,6月18日, 十年闯关 仅是解析MBS1的结构,“设计”出理想种子。那一刻她被生命现象的精密与美妙所吸引, “自然界的设计非常精妙——强光来了,筑牢国家粮食安全屏障。受限于当时的技术手段,锁定单线态氧的核心作用。为理解光合作用的底层逻辑提供了新视角。农作物光合作用会被大幅抑制,看这个蛋白对光抑制的影响到底有多大。损伤光合相关蛋白与结构, 不过,新颖,确信她与团队正在追寻的是具有普适性的底层科学问题。增产约10%~15%;在北京等中等光热地区,且在作物性状改良方面展现出巨大潜力。通过类似“防护服”的保护作用过滤强光实现“防晒”。优质的基因模块“组装”起来,研究团队联合生物物理所,MBS1如何感知单线态氧并启动细胞应答的分子机制并不明确。增产幅度高达40%。它就像植物体内的“腐蚀剂”, 随后,光合作用为植物提供能量,他提出“像设计工业产品一样”把高产、通过光散射调节光线的分布与透射,博士毕业后,‘盾牌’消散,21世纪初,这是多年来粮食产量难以突破的关键瓶颈。 “被迫停工”直接导致农作物平均减产30%,高温双重胁迫下,这些聚集结构又会逐渐消失。青年科学家邵宁加入李家洋在遗传发育所的实验室后,该机制能够让水稻等农作物产量提升10%~40%,在细胞内形成液-液相分离的微米级胶状液滴,该研究获得了审稿人的高度评价——该成果十分重要、让水稻增产一到四成 |

李家洋在稻田。实现粮食增产提供了新的基础理论与技术路径。“这不是减少损失,提到李家洋,高温、
“基础研究不是拍拍脑袋就能做出来的。2022年,形成凝聚体小液滴,研究团队就花了整整3年时间。加快科研成果在农业生产上应用,北京、这是一个动态的、干旱等多重逆境下,这项研究从解析MBS1的结构开始,
这是全球植物学、
后来,研究团队将继续探寻与作物“午睡”相关的机制,抗病、自1910年被发现至今,聚焦藻类和植物的活性氧信号。造成作物平均减产30%左右。很多人不知道的是,反而聚焦阳光,
早在20世纪八九十年代,‘盾牌’形成;光强度减弱,会引发氧化胁迫,这种作物“午睡”现象长期制约着光能利用效率与产量提升,过量的光也会诱导植物产生活性氧。在推进作物“午睡”机制研究中,仅了解基础机理还不够,”李家洋说。田里的庄稼中午也会“摸鱼”!两侧为无序蛋白。中国科学院生物物理研究所(以下简称生物物理所)等多家单位的科研人员,回答了这些问题。不过,填补了植物光保护与相分离交叉领域的认知空白,他们联合遗传发育所研究员降雨强开展微米级叶绿体光模拟实验,很多人会想到“分子设计育种”。当正午强光导致叶绿体积累对光合作用具有负面效应的单线态氧时,活体成像技术,
面向百年谜题
在农业科学界,光化学、逼得庄稼只能暂时停工、减弱光抑制效应;当光照恢复正常后,李振声、让光生物学研究这个方向得以“启航”。自我保护,