近日，我院黄惠川教授团队在植物学国际期刊《BMC Plant Biology》（IF=5.6）发表题为“Network analysis reveals that bHLH transcription factors positively regulate rice resistance to Magnaporthe oryzae”的研究论文。该研究基于水稻泛基因组，首次构建了稻瘟病抗性相关的转录因子—NLR基因调控网络，揭示了bHLH转录因子家族在水稻抗稻瘟病中的核心调控作用，并鉴定出两个此前未见报道的抗稻瘟病相关基因，为水稻抗病分子育种提供了新的基因资源。

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稻瘟病是由稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）引起的水稻毁灭性真菌病害，严重威胁全球粮食安全，培育和利用抗病品种是防控稻瘟病最经济、最环境友好的途径。NLR类抗病基因是水稻免疫系统的核心组分，转录因子则可直接靶向NLR基因、精细调节植物的抗病反应。然而，NLR基因家族成员众多、结构变异丰富，仅依靠单一参考基因组难以完整解析，水稻与稻瘟病菌互作过程中转录因子与NLR基因之间的调控网络也一直缺乏系统认识。

针对这一问题，研究团队整合约3000份水稻材料的泛基因组数据，共鉴定出977个NLR基因，数量明显多于以往基于单一参考基因组的研究。在此基础上，团队以日本晴和中花11两个水稻品种接种稻瘟病菌后12、24、36、48小时的时序转录组为基础，综合运用加权基因共表达网络分析（WGCNA）和基于机器学习的GENIE3算法，构建了转录因子—NLR基因调控网络。分析发现，31个转录因子家族可能参与调控NLR基因，其中23个家族此前未见抗病相关报道；bHLH家族16个成员共被预测靶向NLR基因1012个次，居各转录因子家族之首，在网络中处于核心枢纽位置。进一步整合23个公共转录组数据集发现，bHLH家族成员对稻瘟病菌、白叶枯病菌、稻曲病菌及线虫等多种生物胁迫均有显著响应，提示其可能是整合多种胁迫信号的关键调控节点。

已报道的水稻稻瘟病相关转录因子及bHLH转录因子家族的GENIE3网络与热图

为验证网络预测结果，团队对7个候选bHLH基因开展了表达分析，发现它们在稻瘟病菌侵染后均上调表达，其中Os08g0490000、Os02g0726700和Os01g0218100受诱导最为显著。利用CRISPR/Cas9技术分别敲除这3个基因后，突变体植株的病斑数量和病斑密度均显著高于野生型，感病性明显增强，证实三者正向调控水稻对稻瘟病的抗性。其中，Os08g0490000和Os01g0218100为首次报道的水稻抗稻瘟病相关基因。

稻瘟病菌侵染下水稻bHLH转录因子家族成员的表达与功能验证

该研究系统揭示了bHLH转录因子家族在水稻抗稻瘟病调控网络中的核心作用，为深入解析水稻抗病分子机制、培育抗病水稻品种提供了理论依据和基因资源，也为利用泛基因组与多组学网络分析发掘作物抗病基因提供了可借鉴的研究思路。这是团队近年来围绕水稻抗病遗传多样性开展系统研究取得的又一进展。

云南农业大学为该论文唯一完成单位。我院研究生马琳娜、刘烨梅、李飞雪为论文共同第一作者，黄惠川教授和我院已毕业博士研究生李详（现为崖州湾国家实验室博士后）为论文共同通讯作者。研究得到国家重点研发计划（2023YFE0107500）、国家自然科学基金（32460705）、云南省重大科技专项（202402AE090026）、云南省基础研究项目（202401AS070002）和云南省“兴滇英才支持计划”等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1186/s12870-026-09237-8