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。