种子生物学与作物抗逆遗传研究团队围绕种子发育、种子抗逆、种子活力，种子健康等研究方向，开展优异种质资源发掘、优异基因克隆和功能验证、籽粒发育、种子活力和抗稻瘟病等关键基因作用机理和分子调控网络研究。2024年度克隆水稻种子活力、水稻抗稻瘟病和耐温度胁迫、水分胁迫等关键基因7个，相关研究成果在Journal of Integrative Plant Biology、New Phytologist、Plant communications等期刊发表SCI论文9篇；申请国家发明专利2项，授权国家发明专利2项，获批软件著作权1项；参编专著1本；获批国家自然科学基金面上项目4项；在研国家自然科学基金7项，省部级项目9项。

        团队负责人： 张红生 教授

一、研究进展

1. 优异种质形成遗传基础

解析了水稻粒长基因qGL3/OsPPKL1通过调节自身蛋白的降解精细调控BR信号转导。构建了qGL3/OsPPKL1介导水稻粒长的BR调控网络，qGL3通过BR等多种激素信号、蛋白修饰、转录调控等与多种蛋白共同作用，协同调控水稻生长发育。发现一个包含6个WD40结构域和1个核输出信号多肽（NES）的蛋白与qGL3互作，将其命名为OsWDR48。提出了qGL3和OsWDR48蛋白水平与BR信号传导强度关系的模型，为水稻分子设计育种奠定了理论基础，也为挖掘和创制产量提高、稻米外观品质改善的新基因和育种新材料提供理论依据（Plant commun, 2024）。

利用图位克隆和全基因关联分析鉴定、克隆了一个水稻抗稻瘟病新基因OsMP1，通过生理生化和分子生物学分析，明确OsMP1编码一个氨基酸转运蛋白，调控水稻氨基酸稳态，并进一步通过茉莉酸通路调控水稻抗稻瘟病过程（J Exp Bot,2024）。鉴定、克隆了一个水稻抗稻瘟病穗颈瘟新基因OsPb4。OsPb4基因编码一个位于细胞膜上的类受体激酶，分子生物学分析表明，OsPb4蛋白端EGF结构域与几丁质受体CEBiP互作参与调控穗颈瘟抗性。

钾离子转运蛋白OsHAK9通过抑制K⁺外排、促进Na⁺积累，诱导相关转录因子抑制赤霉素（GA）代谢基因OsGA2ox7的表达，增加萌发种子中GA的含量，提高盐胁迫下种子萌发能力。首次揭示了HAKs能够通过GA调控水稻种子耐盐萌发的分子机制，为培育适合盐碱地区高活力种子水稻品种提供重要基因资源。研究发现OsAAH表达受到盐诱导显著上调，OsAAH能够受OsABI5激活进行表达，进而增强ROS的清除能力，赋予水稻耐盐性。

挖掘到一个关键的水稻耐低温基因CTK1，并揭示了CTK1在水稻苗期耐冷性中的分子调控机制，为培育耐冷稳产水稻提供了理论依据和新的基因资源（New Phytol, 2024）。

2. 作物优异新种质创制

高产新种质创制。解析水稻粒长基因qGL3/OsPPKL1通过调节自身蛋白的降解精细调控BR信号转导，为水稻分子设计育种奠定了理论基础，也为挖掘和创制产量提高、稻米外观品质改善的新基因和育种新材料提供理论依据。鉴定到了一个水稻穗发芽关键的调控基因PHS39，该基因编码尿囊酰胺水解酶OsAAH，揭示了尿素代谢的OsAAH通过能量和激素代谢调控水稻穗发芽，有助于培育水稻抗穗萌品种。

抗病新种质创制。鉴定、克隆了一个水稻抗稻瘟病新基因OsMP1。OsMP1编码一个氨基酸转运蛋白，调控水稻氨基酸稳态，并进一步通过茉莉酸通路调控水稻抗稻瘟病过程，为培育抗稻瘟病水稻提供了理论依据和新的基因资源。鉴定、克隆了一个水稻抗稻瘟病穗颈瘟新基因OsPb4。OsPb4基因编码一个位于细胞膜上的类受体激酶，OsPb4蛋白氮端EGF结构域与几丁质受体CEBiP互作参与调控穗颈瘟抗性，为培育抗稻瘟病水稻提供了理论依据和新的基因资源。

耐逆新种质创制。研究显示钾离子转运蛋白OsHAK9通过抑制K⁺外排、促进Na⁺积累，诱导相关转录因子抑制赤霉素（GA）代谢基因OsGA2ox7的表达，增加萌发种子中GA的含量，提高盐胁迫下种子萌发能力，为培育适合盐碱地区高活力种子水稻品种提供重要基因资源。研究显示OsAAH表达受到盐诱导显著上调，OsAAH蛋白可能参与水稻幼苗耐盐性调控。在盐胁迫下，OsAAH能够受OsABI5激活进行表达，进而增强ROS的清除能力，为培育耐盐水稻提供了理论依据和新的基因资源。挖掘到一个关键的水稻耐低温基因CTK1，并揭示了CTK1在水稻苗期耐冷性中的分子调控机制，为培育耐冷稳产水稻提供了理论依据和新的基因资源。

二、科研产出

1. 发表SCI论文

[1] Zeng, P., Xie, T., Shen, J.X., Liang, T.K., Yin, L., Liu, K.X., He, Y., Chen, M.M., Tang, H.J., Chen, S.L., Sergey, S., Zhang, H.S., and Cheng, J.P. (2024). Potassium transporter OsHAK9 regulates seed germination under salt stress by preventing gibberellin degradation through mediating OsGA2ox7 in rice. J Integr Plant Biol, https://doi.org/10.1111/jipb.13642.

[2] Gao, X.Y., Li, J.B., Yin, J., Zhao, Y.H., Wu, Z.S., Ma, L.J., Zhang, B.Y., Zhang, H.S., and Huang, J. (2024). The protein phosphatase qGL3/OsPPKL1 self-regulates its degradation to orchestrate brassinosteroid signaling in rice. Plant communications, 5(6):100849.

[3] Wang, Z.X., Veronica, Perez., and Hua, J. (2024). Guard Cell Activity of PIF4 Represses Disease Resistance in Arabidopsis. Plant Cell Environ, https://doi.org/10.1111/pce.15233.

[4] Xie, T., Xu. J.Y., Hu, W.L., Shan, S.L.T., Gao, H.M., Shen, J.X., Chen, X.Y., Jia, Y.X., Gao, X.Y., Huang, J., Zhang, H.S., and Cheng,J. (2024). OsAAH confers salt tolerance in rice seedlings. The Plant Journal, https://doi: 10.1111/tpj.17091.

[5] Jiang, T.T., Huang, N., Wang, Z.X., Li, J.W., Ma, L., Wang, X.Y., Shen, L.T., Zhang, Y., Yu, Y., Wang, W., Fan, Y.X., Liu, K.Q., Zhao,Z., Xiong, Z.W., Song, Q.S., Tang, H.J., Zhang, H.S., and Bao, Y.M. (2024). MEMBRANE PROTEIN 1 encoding an amino acid transporter confers resistance to blast fungus and leaf-blight bacterium in rice. J Exp Bot, https://doi.org/10.1093/jxb/erae350.

[6] Fan, Y.X., Ma, L., Pan, X.Q., Tian, P.J., Wang, W., Liu, K.Q., Xiong, Z.W., Li, C.Q., Wang, Z.X., Wang, J.F., Zhang, H.S., and Bao,Y.M. (2024). Genome-Wide Association Study Identifies Rice Panicle Blast-Resistant Gene Pb4 Encoding a Wall-Associated Kinase. Int J Mol Sci, 25, 830.

[7] Xie, T., Hu, W.L., Shen, J.X., Xu, J.Y., Yang, Z.Y., Chen, X.Y., Zhu, P.W., Chen, M.M., Chen, S.L., Zhang, H.S., and Cheng, J.P. (2024). Allantoate Amidohydrolase OsAAH is Essential for Preharvest Sprouting Resistance in Rice. Rice, 17:28.

[8] Wu, J.W., Liu, H.M., Zhang, Y., Zhang, Y.D., Li, D.L., Liu, S.Y., Lu, S., Wei, L.H., Hua, J., and Zou, B.H. (2024). A major gene for chilling tolerance variation in Indica rice codes for a kinase OsCTK1 that phosphorylates multiple substrates under cold. New Phytol,242(5):2077-2092.

[9] Li, J., Liu, H., Qian, H.Y., Lu, S., Wu, Y.F., Hua, J., and Zou, B.H. (2024). Mechanisms of OsCHR11-Mediated Chromatin Accessibility in Rice Chilling Tolerance. Plant Physiology, accepted.

2. 获批专利

[1]. 一个水稻稻瘟病抗性相关基因OsPLUS3及其在基因工程中的应用。授权专利号：ZL202111405883.0，完成人：鲍永美、马璐、余耀、张红生、黄骥、王建飞、唐海娟、董世楠，公告日：2024年3月1 9日；

[2]. 水稻粒长基因OsWDR48及其基因工程应用。授权专利号：ZL202311681908.9，完成人：高秀莹、黄骥、詹祥云、李见博、张红生，公告日：2024年11月8日。

3. 软件著作权：

[1]. 水稻功能基因分析平台 V1.0。登记号：2024SR1736202，完成人：黄骥、张宝一，证书编号：登记日期：2024年11月8日；软著登字第14140075号。