多组学解析生物与化学农药对病害胁迫下水稻产量和品质的调控机制

本研究针对水稻细菌性条斑病(BLS)防治中化学农药的环境健康风险问题，通过多组学技术系统比较了植物免疫诱导剂ZNC(ZhiNengCong)、化学农药DDL(dioctyl diethylenetriamine)和抗生素农药ZSM(zhongshengmycin)对病稻(DR)产量、品质及免疫的调控差异。发现ZNC通过激活生长相关基因和代谢通路，显著恢复病稻千粒重、结实率及营养成分，为绿色生物农药研发提供了新思路。

　　

水稻作为全球三分之一人口的主粮，其产量与品质直接关系粮食安全。然而细菌性条斑病(BLS)由Xanthomonas oryzae pv. oryzicola(Xoc)引起，可导致8-32%的产量损失，传统化学农药虽能有效控病却带来环境污染和健康风险。如何在保障病害防控的同时维持作物产量和营养品质，成为现代农业面临的重大挑战。

山东农业大学的研究团队创新性地采用多组学联用策略，比较了三种防治手段——真菌源植物免疫诱导剂ZNC(100 ng/mL)、化学农药DDL(100μg/mL)和抗生素ZSM(100μg/mL)对病稻的调控效果。研究发现ZNC在仅为传统农药1/200-1/1000用量下，通过双重激活免疫防御和生长代谢网络，实现了"治病保产提质"的三重效益，相关成果发表在《Rice》期刊。

研究主要采用转录组测序和广靶代谢组技术，结合表型分析（包括病斑长度、籽粒形态和营养成分检测），系统评估了不同处理对水稻免疫基因表达、代谢物积累及农艺性状的影响。

BLS降低结实率与籽粒性状，ZNC特异性恢复
通过接种Xoc RS105构建病稻模型，发现BLS使千粒重降低9.8%，空粒率增加2.3倍。ZNC处理使籽粒长、宽、厚度恢复至健康水平，而DDL和ZSM反而加剧空粒现象。代谢检测显示ZNC显著提升病稻籽粒总氮(4.5%)、可溶性蛋白(4.7%)和淀粉(8.6%)含量，效果优于传统农药。

转录组揭示ZNC双重调控网络
KEGG分析发现ZNC同时激活植物-病原互作(ko04626)和MAPK信号通路，上调OsRPM1、OsPR1a等抗病基因2-5倍。独特的是，ZNC还诱导生长素合成基因OsYUCCA5和细胞分裂素基因OsCKX1表达，促进光合相关蛋白OsPsbp积累，形成"免疫-生长"协同调控。

代谢重编程决定品质差异
糖代谢方面，ZNC使病稻籽粒果糖、葡萄糖-6-磷酸恢复至对照水平，且显著高于DDL组2.1倍。氨基酸代谢中，ZNC促进亮氨酸、赖氨酸积累，并通过N-乙酰谷氨酰胺途径增强氮再利用。脂质组显示ZNC特异性恢复α-亚麻酸甘油酯等8种甘油脂含量。

风味与维生素的精准调控
ZNC处理使鲜味核苷酸（5'-鸟苷酸、5'-尿苷酸）提升3倍，同时降低琥珀酸等有机酸积累。维生素分析发现ZNC逆转了BLS导致的维生素B₃、K₁下降，其中维生素B₁₃含量较DDL组高47%。

该研究首次阐明植物免疫诱导剂通过"防御-代谢"双途径协调作物产量与品质的分子机制。ZNC激活的ko04626通路基因与代谢物积累呈强相关（O2PLS分析R²=0.89），为设计绿色农药提供了新靶点。相比传统农药的"杀敌一千自损八百"，ZNC在纳克级浓度即可实现"治未病"的效果，对推动农业可持续发展具有重要实践意义。