稻曲病是水稻生产中最具威胁的穗部病害之一，不仅导致产量与品质下降，还会产生多种真菌毒素，危害人畜健康。然而，抗稻曲病的遗传种质资源和基因资源匮乏，严重制约了针对该病害的抗病育种进程。因此，挖掘并编辑稻曲病感病相关基因并解析其分子机制，成为培育持久抗稻曲病品种的关键突破口。已知稻曲病菌在干扰水稻正常开花授精过程的同时会反常激活灌浆相关基因的表达，但是目前为止，水稻籽粒灌浆相关基因在稻曲病抗性中的作用尚不清楚。
2025年12月12日，Journal of Genetics and Genomics在线发表四川农业大学王文明教授和四川农业大学/崖州湾国家实验室樊晶教授团队合作题为“Improving rice false smut resistance by editing grain-filling-related genes”的研究论文。该研究发现水稻籽粒灌浆相关基因RISBZ1和SWEET11是稻曲病感病因子，利用基因编辑技术敲除这两个基因能够显著提高水稻对稻曲病的抗性，为水稻抗稻曲病育种提供了新靶点。
基因编辑水稻籽粒灌浆相关基因能够提高稻曲病抗性
A：水稻籽粒灌浆相关基因突变体的突变类型。B–Q：在水稻孕穗晚期，将稻曲病菌接种于risbz1 (B, C, F, G)、rpbf (D和E)、gif1 (H和I)、sweet11 (J和K)、sweet15 (L和M)、agpl2 (N和O) 或 wx (P和Q) 突变体的穗部，四周后对发病表型和稻曲球数进行记录。R和T：接种纹枯病菌2天后，突变体risbz1 (R)和sweet11 (T)叶片的发病表型和病斑长度统计。S和U：接种白叶枯菌14天后，突变体risbz1 (S)和sweet11 (U)叶片的发病表型和病斑长度统计。V：risbz1突变体和野生型Q455水稻颖花在稻曲菌侵染和籽粒灌浆过程中的差异代谢物热图。W：野生型Q455在籽粒灌浆初期和受稻曲菌侵染9天时共同上调的代谢物热图。X：对野生型Q455与突变体risbz1之间的差异代谢物及risbz1突变体受稻曲菌侵染5天时的差异代谢物进行韦恩分析。
研究团队此前鉴定到一批在稻曲菌侵染后显著上调表达的水稻籽粒灌浆相关基因，包括RISBZ1、RPBF、SWEET11、SWEET15、Wx、AGPL2和GIF1。该研究首先对这些基因在稻曲病抗性中的功能进行鉴定。与野生型相比，RISBZ1敲除突变体的稻曲病病粒数减少15%–27%，总病粒重量显著降低；SWEET11突变体的病粒数减少约30%；而其它灌浆相关基因如RPBF、GIF1等的突变体则未表现出明显抗病性。进一步研究发现，RISBZ1是稻曲病特异性感病因子，其突变不影响水稻对纹枯病和白叶枯病的抗性；而SWEET11则参与多种病害的感病过程。比较代谢组分析表明，稻曲菌侵染可能通过调控水稻代谢重编程，获取灌浆相关的营养物质供己生长。risbz1突变体中相关代谢物积累的减少可能是其稻曲病易感性降低的原因。
综上所述，该研究明确了水稻籽粒灌浆相关基因在稻曲病抗性中的直接作用，发现籽粒灌浆营养代谢通路与稻曲病致病性二者之间的相关性，为通过基因编辑提高水稻稻曲病抗性提供新的基因靶点。
西南作物基因资源挖掘与利用国家重点实验室博士生刘杰博士为该论文第一作者，四川农业大学/崖州湾国家实验室樊晶教授和四川农业大学王文明教授为共同通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金等项目资助。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1673852725003406?via%3Dihub
