随着全球变暖趋势加剧，高温已成为威胁作物生产与粮食安全的重大挑战。植物如何在高温环境中协调生长发育，成为亟待解析的关键科学问题。理解其内在机制，不仅有助于预测气候变化对农业的影响，更能为培育耐高温作物品种提供理论支撑。

 

    植物主要通过两种互补策略响应高温：热响应生长与耐热性。前者通过复杂的遗传与生理网络，使植物在长期高温下维持正常的生长与生殖周期；后者则在急性热胁迫时快速启动保护机制，维持细胞结构与功能稳定。阐明两者间的协同调控关系，是实现作物抗逆与高产平衡的核心。然而，作物抗逆性与生长之间长期存在“资源权衡”难题——抗逆过程往往抑制生长发育，导致产量下降。突破这一瓶颈，需要从分子层面解析其调控枢纽，并建立精准高效的育种体系。

 

    2026年1月21日，中国科学院遗传与发育生物学研究所薛勇彪团队在Advanced Science上发表题为TOGR3, a Proteasome β4 Subunit, Orchestrates Sugar Homeostasis to Trade Off Growth and Thermotolerance in Rice的研究论文（DOI:10.1002/advs.202516395）。该研究首次揭示水稻26S蛋白酶体β4亚基TOGR3，通过泛素-蛋白酶体系统精准调控糖代谢酶周转，平衡糖稳态，从而协同优化高温下的适应性生长与耐热性。研究发现，TOGR3介导的糖积累既为生长提供碳源，又通过调节气孔动态增强叶片冷却能力。更值得注意的是，TOGR3与α2亚基TT1的协同过表达可进一步提升水稻耐热性，展现了多亚基协同育种的应用潜力。本研究不仅揭示了一个调控生长与抗逆权衡的关键模块，也为设计高产、广适的气候智慧型作物提供了新颖的分子靶标与育种策略。

 

    薛勇彪团队助理研究员张碧瑶、已毕业博士生吴晓艳和郭飞飞、以及工程师徐婷为论文共同第一作者，薛勇彪研究员与张碧瑶为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、农业农村部重大专项以及国家自然科学基金的资助。

 

 

TOGR3介导泛素-蛋白酶体系统通过糖稳态平衡水稻耐热性和生长发育的工作模型