“高温耐受菌株加速”——量子科学技术研究所(QST)研发的 γ‑射线诱变 + 实验进化方法，为农用微生物提供更可靠的气候适应方案
图：示意图
一、背景全球气候变暖已使农田温度持续升高，传统的氮固定微生物（如 Bradyrhizobium diazoefficiens）在 36 ℃ 以上就会出现生长抑制。为实现“热耐受型”生物肥料的工业化生产，科研人员长期面临诱变效率低、筛选周期长、适应性差等瓶颈。
二、突破性研究量子科学技术研究院（QST） 研究团队以 Bradyrhizobium diazoefficiens USDA110 为模型，采用“实验进化+定向 γ‑射线诱变”双重策略，显著缩短了耐热菌株的开发周期。
温度逐步升高 – 先从 34 ℃ 提升至 37 ℃，持续 76–83 天。
多次 γ‑射线照射 – 对培养体系进行 10 次定量照射，剂量从 10 Gy 至 120 Gy。
筛选与评估 – 选出在 36 ℃ 下仍能形成稳固菌落的菌株。
关键发现
“甜点”剂量：约 40 Gy 产生最多数量的稳定耐热菌株；高于 80 Gy 的剂量虽然初期产生更多耐热株，但随后生长速度变慢、菌落大小减小，耐热特征在放松选择后逐渐消退，提示过多有害突变。
基因组收敛 – 通过全基因组测序发现，在多条独立演化路线中，16S rRNA 与 rpoC（RNA 聚合酶 β 亚基）均出现相同或功能相似的突变，说明这两大核心系统在高温胁迫下维持转录翻译稳健的机制被激活。
“将实验进化与精准重复的 γ‑射线诱变结合，我们把耐热菌株从数月或数年缩短到仅数周。” — Dr. Yoshihiro Hase
“此可控诱变技术避免转基因改造，并能通过调节突变负荷最大化有利变异，减少遗传负担。” — Dr. Katsuya Satoh
三、行业意义农用微生物：提供在高温环境下依然高效固定氮的生物肥料，直接提升豆类作物产量与品质。
可复制性：相同策略已在酵母、细菌、微藻等关键工业微生物中试验，效果可观。
低环境成本：热耐受型平台可在更低温的气候下实现大规模培养，进一步降低能源与水资源消耗。
四、未来展望QST 预期通过此技术实现微藻低成本热耐受培养，进而提升食品与能源安全。研究所正与农业、食品加工、生物医药和生物燃料等产业界合作，推动该技术落地应用。
“我们正走在一条安全、可持续、成本低廉的热耐受微生物工业化道路上。” — Dr. Yoshihiro Hase
勇编撰自论文"Repeated artificial mutagenesis of Bradyrhizobium diazoefficiens by gamma irradiation accelerates the acquisition of high-temperature tolerance".Mutation Research - Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。
