近日，北大校友、中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风院士团队在Cell杂志发表题为InheritanceofacquiredadaptivecoldtoleranceinricethroughDNAmethylation的重要研究成果。该研究以水稻北移种植过程中的耐冷适应性为模型，揭示了低温诱导DNA甲基化变异介导耐冷适应性状获得及稳定遗传的分子机制，首次为拉马克获得性遗传理论提供了直接证据，并为作物抗逆改良开辟了新途径。

论文链接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00506-9）

物种环境适应性进化是生命科学领域的重大科学问题。早在达尔文提出自然选择学说之前，法国进化论先驱拉马克就提出著名的“获得性遗传”理论，认为生物体随外界环境变化做出适应性改变，并将获得的有利性状稳定遗传给后代。然而，由于缺乏直接的分子遗传学证据，这一理论长期存在争议。

水稻起源于热带和亚热带地区，在向高纬度地区扩展种植的过程中往往面临低温导致结实率大幅下降这一挑战。传统观点认为，水稻通过相关基因突变产生耐寒性状，并在人工或自然选择中获得优势。

为了模拟水稻北移的演化过程，曹晓风研究团队创新性设计多代连续冷胁迫筛选实验体系。通过在水稻对低温最敏感的减数分裂期施加冷胁迫，经过三代筛选成功获得了耐冷性显著增强的稳定株系。该获得性性状呈现显性遗传特征，并能在常温条件下稳定遗传至少五代。该研究发现了冷胁迫可诱发水稻产生稳定遗传的DNA甲基化变异，促进其适应高纬度区域的低温气候，揭示了物种通过表观遗传变异快速适应环境变化的分子基础，为拉马克获得性遗传理论提供了分子层面上的直接证据。同时，该研究创建了"逆境驯化-表型筛选-变异鉴定-精准编辑"的作物定向抗逆育种新思路，为应对全球气候变化下的农业生产挑战提供了创新性解决方案。

Nature发表点评

这一研究也受到了学术界的广泛关注。Nature杂志对此发表专题评论，称之为“里程碑式”（landmark）的成果。这项长达十年的研究极具说服力地证明了，水稻可以在不改变自身基因组（DNA序列）的情况下，将后天获得的环境适应性（耐寒能力）遗传给后代。这一发现为“表观遗传”理论提供了迄今为止最强有力的证据之一。国际同行在评论中指出，该研究首次完整揭示并直接证明了这一获得性遗传的因果关系，其严谨的论证有力地挑战了“生物进化仅源于基因随机突变”的传统观点，揭示了环境在物种适应性演化中扮演着更为主动的驱动角色，为理解生命如何快速适应环境变化提供了全新的视角。这背后是长达十年的坚持与心血。

文章特别提到，该研究面临的最大挑战是说服学界“适应性的产生并非源于基因突变”。为此，团队进行了大量的基因测序，有力地排除了DNA层面变化的可能，这为其后续的表观遗传机制探索奠定了坚实的基础。

曹晓风（左二）

作为我国植物表观遗传学领域的领军人物，曹晓风的科研之路，始于燕园的菁菁校园。1984年，她进入北京大学生物系学习，本科毕业后考取了中国农业大学硕士，随后又再度回到北大深造。获得博士学位后，她前往海外求学，在美国顶尖的表观遗传学实验室不断征服DNA甲基化研究领域的高峰。尽管科研事业高速发展，但大洋彼岸的黄土地却常常萦绕她的心头。2002年，曹晓风成功入选中国科学家百人计划，并于次年回国，在中国科学院遗传与发育生物学研究所开辟了国内植物表观遗传调控研究的全新领域。

归国后，曹晓风一直在思考如何“把论文写在祖国的大地上”。此项水稻耐冷研究，不仅是对基础科学的贡献，更是一套“逆境驯化-表型筛选-变异鉴定-精准编辑”的作物定向抗逆育种新思路，为应对全球气候变化下的粮食安全挑战，提供了来自中国科学家的创新方案。近年来，她带领团队投身于盐碱地改良的“田菁培优计划”，不仅为实现“碳达峰、碳中和”贡献力量，更在改良土质、发展畜牧业方面展现出巨大潜力，为我国粮食安全筑牢坚实防线。

从象牙塔到广袤田野的“实验室”，曹晓风校友始终将个人的学术追求融入国家发展的宏大叙事。做“沾着泥土，带着露珠”的科研，曹晓风胸中的一轮黄河月，依旧印照着田野间的层层绿浪，引领她寻觅大自然进化史诗的韵脚。

再次祝贺曹晓风校友！

世界粮食日|北大人曹晓风院士：“碱巴拉”变沃土，守护粮食安全“国之大者”

来源|中国科学院遗传与发育生物学研究所、“BioArt植物”公众号、“小柯生命”公众号等

综编｜李欣怡、邱放

审核｜李存峰