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Vita | 钱前院士/种康院士/郑晓明/商连光团队破解水稻耐冷与抗稻瘟病权衡

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水稻在低温与稻瘟病双重压力下,耐冷和抗病常难以兼得,高纬度早播和南方早春育苗尤其容易受到影响。2026年9月29日,崖州湾实验室钱前院士 团队、中国农科院作科所郑晓明团队、中国农科院基因组研究所商连光团队和中国科学院种康院士团队完成题为《Reconfiguring the wild-rice RBA1 locus breaks the trade-off between chilling tolerance and blast resistance》的研究,他们从野生稻中定位并解析RBA1位点的结构变异,尝试通过重配该位点打破耐冷与抗稻瘟病之间的权衡。


研究团队在野生稻材料GX2中鉴定到11号染色体上的主效耐冷QTL RBA1,它的苗期低温存活率明显高于籼稻品种PL。精细定位和高质量基因组组装显示,PL携带一段GX2中缺失的25.7 kb插入,插入内有ORF1、ORF2和ORF3三个预测基因,它们都编码非典型NLR相关蛋白。功能试验中,在PL背景敲除任一ORF都能提高低温处理后的存活率,在粳稻ZH11背景过表达或导入这些ORF则降低耐冷性。RBA1的遗传效应主要取决于插入本身,缺失单倍型有利于低温适应,插入单倍型在苗期低温下表现不利。

对稻瘟病的效应并不与耐冷效应平行,携带25.7 kb插入的材料在接种后病斑更小,抗病性更强。过表达ORF1能增强粳稻背景的抗病性,缺失ORF1则更易感病,ORF2和ORF3对抗病性的贡献很小。插入单倍型把有利抗病的ORF1与共同削弱耐冷的ORF1、ORF2、ORF3连锁在一起,耐冷和抗病之间的负相关就落在可拆分、可操作的结构单元上。低温胁迫和病原侵染下活性氧积累与过氧化物酶活性存在差异,相关下游分子机制仍待进一步解析。

群体分布显示,插入单倍型在籼稻中保留并与抗病相关,缺失单倍型在粳稻中与耐冷相关,当前数据仍是相关性证据,不能直接证明驯化中的对立自然选择。育种验证给出三条路线,在病重暖湿粳稻区,把ORF1导入南粳9108可增强稻瘟病抗性;在南方早季籼稻区,敲除MXZ2中的ORF2可提高苗期耐冷,且抗病和农艺表现没有明显损失;在低温风险较高的杂交稻区,把RBA1GX2等位导入PA64s可提升不育系和杂交组合的耐冷性,并保持产量相关性状稳定。更广泛种质和田间环境验证仍需开展,RBA1也为复杂适应性状的分子设计提供了可渗入、可替换和可编辑的靶点。

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