水稻抗恶苗病全基因组关联分析揭示aus 亚群抗性基因资源与分子机制

本研究针对水稻恶苗病（Bakanae disease）这一全球性真菌病害，由Fusarium fujikuroi 引起，导致严重减产的问题，通过全基因组关联分析（GWAS）对201份孟加拉-阿萨姆aus 水稻群体（BAAP）进行抗性筛选，鉴定出13个高抗品种、38个QTLs及34个候选基因，其中OsWRKY77和OsPP2C06的稀有单倍型与抗性显著相关（病指<10%）。研究为抗病育种提供了重要基因资源和分子标记，成果发表于《Computational Biology and Chemistry》。

　　

水稻作为全球半数人口的主粮，其生产安全面临恶苗病的严重威胁。这种由Fusarium fujikuroi
引起的真菌病害，通过分泌赤霉素和镰刀菌酸导致植株徒长或矮化，造成20%-60%的产量损失。尽管化学防治和热水处理被广泛应用，但病原体已对苯并咪唑类杀菌剂产生抗性，且热处理难以穿透种皮。更棘手的是，气候变化预计将加剧病害流行。面对这一挑战，利用水稻天然抗性变异进行育种成为最具可持续性的解决方案。然而，既往研究多集中在japonica
和indica
亚群，对富含抗逆基因资源的aus
亚群（主要分布于孟加拉、缅甸和印度东北部）研究严重不足。

为填补这一空白，研究人员对孟加拉-阿萨姆aus
水稻群体（BAAP）展开系统研究。该群体包含266份aus
种质，具有灌溉至旱作环境的广泛适应性，其遗传多样性尚未在抗病育种中被充分挖掘。通过接种高毒力菌株VAE5，团队观察到典型症状：基部白色菌丝体、叶片萎蔫、节间异常伸长。创新性地采用三指标评价体系——病指（0-4级量表）、相对株高比（接种28天后）和相对地上部生物量比，克服了单一病指评价的局限性。例如，品种DA2虽病指高达80%，但生长参数无显著变化，凸显多维度评价的必要性。

研究运用全基因组关联分析（GWAS）技术，基于BAAP群体约205万SNPs的基因型数据，采用EMMAX混合线性模型（校正群体结构和亲缘关系），以P<0.0001为阈值筛选显著位点。通过CLUMP分析将物理距离<243 kb（该群体连锁不平衡衰减距离）的SNPs聚类为QTL，并在候选区域内优先选择防御相关基因（如PR蛋白、MAP激酶等）及转录组验证的差异表达基因。

研究结果揭示三大核心发现：

1. 抗性种质资源：鉴定出13个高抗品种（如Khailaorgoabez、Kaliboro 704），其病指为零且生长参数稳定。群体结构分析显示，孟加拉来源的Group 1抗性最强（平均病指17.11%），而印度为主的Group 4最敏感（病指39.09%）。
2. QTL定位：发现38个QTL，其中qBK1_3
   （22.529 Mbp）与qBK2_6
   （31.133 Mbp）含30个以上极显著SNPs（P<1×10^-6
   ）。与既往研究对比，qBK1_3
   与Ji等（2018）报道的位点重叠，验证了其稳定性。
3. 候选基因机制：
   • OsWRKY77（WRKY转录因子）：稀有单倍型GCGT（占比3.98%）使病指降至8.83%，显著低于常见单倍型（22.57%-29.21%）。该基因通过激活PR1/2/5防御通路增强抗性。
   • OsPP2C06（蛋白磷酸酶2C）：单倍型i携带者病指仅6.81%，其通过ABA信号通路调控免疫响应。
   • OsLTPd3（脂转移蛋白）：上调表达（log₂
     FC=+3.33）与株高恢复（100.73%）显著相关，可能通过强化细胞壁抵御病原侵入。

讨论部分强调，这是首次在aus
亚群中大规模解析恶苗病抗性遗传基础。稀有单倍型的发现为标记辅助选择（MAS）提供了精准靶点，例如OsWRKY77的GCGT单倍型可被导入高产敏感品种。值得注意的是，病原体分泌的赤霉素会抑制茉莉酸（JA）信号通路，而本研究鉴定的OsACO7（ACC氧化