近日，中國農(nóng)科院植物保護研究所、揚州大學、河北師范大學、中國農(nóng)業(yè)大學等單位合作，在水稻中發(fā)現(xiàn)一個具有重大育種價值的抗紋枯病基因SBRR1，相關結果以研究長文形式發(fā)表在最新一期《Nature Genetics》期刊。

 

　　由強腐生性真菌“立枯絲核菌”引起的紋枯病是世界范圍內(nèi)最具破壞性的水稻病害之一，可導致10~30%的產(chǎn)量損失，在我國，該病年均發(fā)生面積達2.4億畝次，造成近百萬噸產(chǎn)量損失。當前推廣的絕大多數(shù)水稻品種易感紋枯病，由于水稻紋枯病抗性受多基因控制，且過去長期缺乏精準高效的紋枯病抗病表型鑒定方法，導致至今克隆到有育種價值的抗紋枯病基因還非常有限，阻礙了水稻抗紋枯病育種進程。因此發(fā)掘抗紋枯病基因資源，進而培育抗紋枯病水稻新品種，具有重要意義。

 

　　植保所植物抗病功能基因創(chuàng)新任務團隊于2015年便開始收集整理國內(nèi)外不同地區(qū)的水稻推廣品種，對其中200余份品種開展了基因組簡化測序和標記圖譜繪制工作，由揚州大學主導完成水稻群體紋枯病精準抗性鑒定工作；隨后通過GWAS結合多組學以及分子功能驗證方法鑒定到一個編碼G型凝集素受體類蛋白激酶基因，該基因的表達受紋枯病菌侵染顯著誘導，并將其命名為SBRR1（Sheath Blight Resistance RLK 1）。SBRR1抗病等位基因SBRR1-R啟動子相較于其感病等位基因SBRR1-S多插入一個256 bp片段，且紋枯病菌對SBRR1-R表達的誘導程度顯著高于SBRR1-S。遺傳學互補實驗驗證了SBRR1的啟動子變異是決定其等位基因間抗病功能差異的關鍵。同時還發(fā)現(xiàn)，SBRR1的激酶活性對其抗病功能至關重要，紋枯病菌侵染能顯著誘導SBRR1的TT682/683的磷酸化，遺傳實驗也證實TT682/683的磷酸化是SBRR1介導水稻紋枯病的關鍵。

 

　　SBRR1-R起源于普通野生稻中的秈稻祖先亞群，并在隨后的演化及育種選擇進程中，被更多保留在氣候環(huán)境更適宜紋枯病發(fā)生地區(qū)的秈稻品種中，而大部分氣候環(huán)境不太適宜紋枯病發(fā)生的高緯度地區(qū)的粳稻品種中普遍缺乏SBRR1-R。通過標記輔助選擇將其導入江蘇高產(chǎn)感病推廣粳稻品種 “泰粳394（T394）”中，田間鑒定發(fā)現(xiàn)，在紋枯病嚴重發(fā)生情況下，攜帶SBRR1-R的導入系T394-SBRR1R相對于野生型對照小區(qū)平均少損失產(chǎn)量達9.54%，說明SBRR1-R在抗紋枯病育種中具有重要應用價值。

 

　　SBRR1機制研究表明，其上游轉錄因子bHLH57以及下游啟動的幾丁質(zhì)酶基因抗病信號通路是SBRR1基因介導抗病性的關鍵。

 

　　揚州大學馮志明副教授、博士研究生高鵬和王廣達、中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所康厚祥研究員為論文共同第一作者。揚州大學左示敏教授和楊澤峰教授為論文共同通訊作者。河北師范大學、中國農(nóng)業(yè)大學等單位參與了此項研究工作。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等項目的聯(lián)合資助。

 

　　原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41588-025-02281-4