近日，四川农业大学陈学伟教授团队在The Crop Journal期刊上发表题为“Pathogen-inducible gene LRD6-6E315Q breaks the trade-off between disease resistance and yield in rice”的研究成果。四川农业大学朱孝波教授为该文第一作者，陈学伟教授和朱孝波教授为共同通讯作者。
研究团队首先对先前克隆的AAA型ATP酶基因LRD6-6进行研究，该基因是调控水稻免疫的关键基因，其显性负效应突变体LRD6-6E315Q的组成型表达虽能显著增强水稻的广谱抗性，但会导致植株株高降低、千粒重和结实率下降，同时增加稻米垩白度，严重影响产量和品质。
基于此，研究团队提出核心策略：利用病原菌诱导型启动子驱动LRD6-6E315Q表达，使其仅在病原菌侵染时激活表达以启动抗病反应，正常生长条件下则不表达或仅保持较低表达，避免对生长和产量造成负面影响。为筛选符合要求的理想启动子，研究团队分析了水稻与稻瘟病菌互作早期的转录组数据，从抗病和感病品种中均被诱导的基因中筛选出10个候选启动子，并通过多品种、多时间点验证，发现MIG1P、MIG4P、MIG6P三个启动子在稻瘟病菌侵染早期能快速被激活。
MIG6P表现出最优的应用潜力：基础表达活性极低，仅为水稻组成型启动子OsUBQ5P的千分之二；不受高温、干旱、高盐等非生物胁迫诱导，可防止环境胁迫导致的抗病基因误激活；能被稻瘟病菌、白叶枯病菌、纹枯病菌等多种病原菌早期诱导。
研究团队构建了MIG6P:LRD6-6E315Q基因表达载体，将其转化至水稻品种TP309中，获得的转基因水稻在正常生长条件下，株型、垩白度等农艺性状与野生型无显著差异，保持了正常的生长发育和产量潜力。而当受到病原菌侵染时，MIG6P被快速激活，驱动LRD6-6E315Q高效表达，通过显性负效应抑制野生型LRD6-6的功能，激活水稻免疫反应，显著增强了水稻对稻瘟病、白叶枯病、纹枯病的抗性。在自然发病的稻瘟病圃中，MIG6P:LRD6-6E315Q水稻的穗颈瘟发病率显著降低，且连续两年的籽粒产量均显著高于对照，成功实现了抗病性提升与产量稳定的协同。
