近日，学院黄惠川教授团队联合学校董扬教授团队、李成云教授团队及法国农业食品环境研究院蒙彼利埃植物健康研究所（INRAE PHIM）等单位，在Plant Diversity（中科院一区TOP期刊、世界一流科技期刊）发表两项研究成果。研究围绕传统农业系统中水稻持久抗病的遗传基础，从地方品种群体和单一品种内部两个层面，揭示元阳梯田水稻丰富的免疫相关遗传变异及其选择特征，为理解抗病多样性的长期维持提供了新证据，也为现代农业抗病育种与病害可持续治理提供了新思路。

抗病品种是防控作物病害的重要手段，但病原菌的持续演化可能使品种抗性逐渐失效。如何延长抗性的有效利用年限，实现病害的持久控制，是植物病理学和抗病育种的重要课题。元阳哈尼梯田拥有1300余年稻作历史，当地农户通过长期留种、选种和种子交换，保存并持续利用着丰富的地方稻种，为研究作物抗病性的长期维持提供了独特体系。这些地方品种保留了怎样的免疫遗传资源？品种之间及内部的多样性如何维持，又可能怎样参与病害调控？回答这些问题，有助于从传统农业实践中提炼可供现代农业借鉴的科学规律。

第一项研究对90个地方品种的353份材料开展全基因组分析，结合全球水稻基因组计划中的437份材料和42份现代品种，构建了包含832份材料的比较数据集。研究发现，元阳梯田地方籼稻形成了独特的遗传谱系，其核苷酸多样性达到所比较全球籼稻材料的约68%。群体历史分析推断，部分地方籼稻群体在约500-1000年前经历了明显的种群瓶颈及随后扩张，为认识梯田稻种的演化历史提供了基因组证据。

图1 元阳梯田地方水稻与全球代表性水稻资源的遗传关系及群体历史

同一地方品种内部也蕴藏着丰富变异。在每袋4份独立个体材料的69个种子袋中，68%含有至少一份混合祖先来源的基因型，39%包含至少两个不同遗传类别的材料。这表明，以同一名称保存和种植的地方品种，并不必然具有单一的遗传组成，其内部多样性同样值得保护和利用。

在免疫基因层面，NLR、WAK和RLK等免疫相关基因的核苷酸多样性显著高于其他基因。在研究观测到的约3.79万个免疫基因多态性位点中，6.5%为元阳梯田地方籼稻所独有。在传统地方稻群体YYT1所分析的850个免疫基因中，153个具有平衡选择信号，高于各现代籼稻群体的61-134个；现代籼稻则有更多免疫基因呈现近期定向选择信号。这提示，维持不同遗传变异共存的平衡选择，可能在部分地方稻群体的免疫基因演化中发挥重要作用。

图2 元阳梯田地方水稻与现代品种免疫基因的遗传变异及选择特征

在揭示梯田稻种群体免疫遗传资源的基础上，第二项研究进一步探索单一地方品种如何兼顾农艺性状的相对一致与抗病多样性的维持。以月亮谷（Acuce）为对象，对227份月亮谷材料开展全基因组重测序，并构建了约390.72 Mb的参考基因组，约98%的组装序列锚定至12条染色体，为深入解析地方稻种的免疫遗传资源提供了基础。

研究发现，仅月亮谷这一个地方品种，其核苷酸多样性水平就达到所比较全球籼稻群体的约38%。对89个月亮谷单粒传代纯系的田间表型分析显示，不同纯系间的株高、分蘖数和千粒重等农艺性状变异相对较小，而病害抗性差异更大；与之对应，NLR免疫受体基因的多样性显著高于重要农艺性状基因。团队在参考基因组中鉴定出452个NLR基因，其中13个具有平衡选择信号，约为随机预期的4倍，且均不对应已知抗病基因，提示其中可能蕴藏尚待功能验证的新抗病资源。

图3 月亮谷免疫受体基因的遗传多样性与平衡选择信号

田间试验进一步探索了品种内部多样性的应用潜力。将不同月亮谷纯系进行二元混合种植，株高和千粒重提高约0.1%-0.7%，幅度虽小但达到统计显著。部分混种组合的病害严重度显著降低，最高降幅为62%，但总体抑病效应未达到统计显著。这表明，合理配置品种内部不同基因型具有改善田间表现的潜力，其效果仍需结合具体组合和环境进一步验证。

图4 月亮谷农艺性状与病害抗性的变异及纯系混合种植的田间表现

两项研究相互补充，表明元阳梯田地方稻种不仅保存了独特的免疫遗传资源，其部分免疫基因还具有维持多种遗传变异共存的平衡选择信号。这些发现支持了一个值得进一步验证的认识：传统农业系统中的持久抗病，可能与品种之间及品种内部抗病多样性的长期维持密切相关。农户持续开展的留种、选种和种子交换，为理解这一过程提供了重要的农业生态背景。

这一认识为现代农业提供了两方面启示：在育种端，地方稻种中尚未充分利用的免疫基因变异，可为抗病基因挖掘和育种遗传基础拓宽提供资源；在生产端，合理配置具有不同抗性背景的品种或基因型，是值得进一步探索的病害生态调控途径。相关研究将传统农耕实践与现代植物病理学、遗传学相联系，为探索兼顾生产性状与抗病多样性的育种和种植策略提供了依据，并为发展有助于减少化学防治依赖、增强农业生态系统韧性的病害可持续治理途径提供了新思路。

第一项研究中，学院黄惠川教授与在读博士生段胜常为共同第一作者，INRAE PHIM的Pierre Gladieux博士、Jean-Benoit Morel研究员，以及学校董扬教授为共同通讯作者。第二项研究中，INRAE PHIM的Stéphane De Mita博士、学院在读博士生段胜常和已毕业博士生李详为共同第一作者，学院黄惠川教授、李成云教授，学校董扬教授，以及INRAE PHIM的Jean-Benoit Morel研究员为共同通讯作者。

研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、云南省基础研究计划及中法国际联合实验室PLANTOMIX等支持。

原文链接：

Genome sequencing of rice landraces from the Yuanyang Terraces uncovers ancient and diverse lineages of indica rice，https://doi.org/10.1016/j.pld.2026.08.009

Population genomics of the rice landrace Acuce reveals exceptional dynamics of immune receptors，https://doi.org/10.1016/j.pld.2026.08.010