廣東
近日，四川農業大學陳學偉教授團隊在The Crop Journal期刊上發表題為“Pathogen-inducible gene?LRD6-6E315Q?breaks the trade-off between disease resistance and yield in rice”的研究成果。四川農業大學朱孝波教授為該文第一作者，陳學偉教授和朱孝波教授為共同通訊作者。
研究團隊首先對先前克隆的AAA型ATP酶基因LRD6-6進行研究，該基因是調控水稻免疫的關鍵基因，其顯性負效應突變體LRD6-6E315Q的組成型表達雖能顯著增強水稻的廣譜抗性，但會導致植株株高降低、千粒重和結實率下降，同時增加稻米堊白度，嚴重影響產量和品質。
基于此，研究團隊提出核心策略：利用病原菌誘導型啟動子驅動LRD6-6E315Q表達，使其僅在病原菌侵染時激活表達以啟動抗病反應，正常生長條件下則不表達或僅保持較低表達，避免對生長和產量造成負面影響。為篩選符合要求的理想啟動子，研究團隊分析了水稻與稻瘟病菌互作早期的轉錄組數據，從抗病和感病品種中均被誘導的基因中篩選出10個候選啟動子，并通過多品種、多時間點驗證，發現MIG1P、MIG4P、MIG6P三個啟動子在稻瘟病菌侵染早期能快速被激活。
MIG6P表現出最優的應用潛力：基礎表達活性極低，僅為水稻組成型啟動子OsUBQ5P的千分之二；不受高溫、干旱、高鹽等非生物脅迫誘導，可防止環境脅迫導致的抗病基因誤激活；能被稻瘟病菌、白葉枯病菌、紋枯病菌等多種病原菌早期誘導。
研究團隊構建了MIG6P:LRD6-6E315Q基因表達載體，將其轉化至水稻品種TP309中，獲得的轉基因水稻在正常生長條件下，株型、堊白度等農藝性狀與野生型無顯著差異，保持了正常的生長發育和產量潛力。而當受到病原菌侵染時，MIG6P被快速激活，驅動LRD6-6E315Q高效表達，通過顯性負效應抑制野生型LRD6-6的功能，激活水稻免疫反應，顯著增強了水稻對稻瘟病、白葉枯病、紋枯病的抗性。在自然發病的稻瘟病圃中，MIG6P:LRD6-6E315Q水稻的穗頸瘟發病率顯著降低，且連續兩年的籽粒產量均顯著高于對照，成功實現了抗病性提升與產量穩定的協同。
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