提名单位

华中农业大学

提名意见

干旱严重影响水稻产量，解析其抗旱机制对保障我国粮食安全至关重要。针对水稻抗旱性存在遗传基础复杂、调控机制不清、性状量化测定困难等研究瓶颈。项目团队在熊立仲教授带领下，整合运用基因组、表型组、遗传学和分子生物学技术开展深入研究，取得系列创新性成果。

团队在建立世界上首套水稻自动化高通量无损表型测量平台基础上，结合全基因组关联分析，解析了水稻抗旱性遗传结构，克隆鉴定了一批抗旱相关基因，涵盖耐旱、避旱和逃旱等不同干旱应答机制。深度解析了水稻抗旱性精细调控的分子机制，阐明以OsbZIP46为核心的干旱应答调控网络，精准调控干旱初期信号放大与后期信号消减。系统分析了水稻通过调整生育期和根系生长实现逃避干旱的分子机制，发现DNA转座子通过抑制内源蛋白Ghd2翻译对生育期和产量的平衡进行调控，揭示了水稻动态调整生长发育进程以逃避干旱的分子路径，鉴定多个与避旱有关的根系生长基因的功能。此外，团队鉴定出多个有育种价值的基因并提供给育种单位培育出一批大面积推广的节水抗旱稻。

本项目成果为解析作物干旱应答机制和抗旱遗传改良提供了理论基础、技术支撑和基因资源，兼具重大理论与实践意义。5篇代表性论文累计被引471次，他引389次，推动了相关学科发展。相关成果获通同行高度认可，对照自然科学奖授奖条件，决定提名该项目为2025年度湖北省自然科学奖一等奖。

项目简介

本项目属于作物遗传学领域的研究成果，项目主要内容如下：

水稻是我国主要的粮食作物之一，其生长过程需要大量水分。随着气候变化的加剧，干旱灾害频发，对水稻生产构成严重威胁。解析水稻抗旱机制对于培育抗旱品种以及保障国家粮食安全具有重要战略意义。本项目结合表型组学鉴定抗旱相关遗传位点，并进一步对不同抗旱途径的关键基因进行功能分析，从而全面揭示了水稻抗旱性的遗传基础和调控机制。项目获得以下三个重要科学发现：

（1）结合表型组学和自然变异分析，基本阐明了水稻抗旱性复杂的遗传基础。本项目构建了高通量无损水稻抗旱表型鉴定平台；结合全基因组关联分析，解析了水稻抗旱性的遗传基础，鉴定出443个水稻抗旱性相关的遗传位点；挖掘到一批有抗旱育种价值的新基因并用于节水抗旱稻的培育。代表性创新结果在Molecular Plant上发表（代表性论文1）。

（2）解析了水稻脱落酸信号精细调控耐旱性的分子网络。本项目系统解析了水稻脱落酸信号通路中关键转录调控因子OsbZIP46-MODD模块为核心的转录调控网络，该网络不仅能够高效调控干旱初期脱落酸信号的级联放大过程，还能够精准调控干旱后期信号的消减过程。此外，发现OsbZIP46-MODD模块还能通过动态可逆的表观遗传修饰调控渗透调节相关基因表达，为深入理解脱落酸介导的水稻耐旱调控机制提供了全新的视角。代表性创新结果在Plant Cell和Molecular Plant上发表（代表性论文2、3）。

（3）揭示了水稻通过调整生育期和根系生长实现逃避干旱的分子机制。本项目系统鉴定在轻度干旱胁迫条件下调控水稻生殖转换和根系构型的关键基因，并以核心调控基因Ghd2为切入点研究发现DNA转座子能够抑制内源蛋白Ghd2的翻译，进而调控水稻的开花时间和产量，阐明水稻通过综合调控生殖转换和根系适应性生长以逃避干旱胁迫的分子机制。代表性创新结果在Molecular Plant和Nature Communications上发表（代表性论文4、5）。

本项目相关研究成果在本领域著名学术期刊上发表研究论文50余篇，其中5篇代表性论文累计SCI引用471次、他引389次，授权基因发明专利10项。项目研究获得了国家自然科学基金杰青和创新群体、国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家高技术研究发展计划（863计划）和国家重点研发计划项目资助。本项目研究成果代表了作物抗旱研究领域的重要进展和领先水平，开发的干旱表型组平台已成功应用于玉米、棉花、油菜等多种作物种质资源的抗旱性和耐盐性评估；通过多手段系统挖掘遗传调控位点，深化了对水稻抗旱遗传基础的理解，受到学术同行的广泛关注和认可。同时，针对不同抗旱途径相关基因的功能研究，丰富了抗旱调控机制的理论体系，为水稻抗旱遗传改良提供了重要基因资源和技术理论。

主要完成人

（完成单位）

熊立仲（华中农业大学）、唐宁（华中农业大学）、马斯琦（华中农业大学）、郭子龙（华中农业大学）、都浩（华中农业大学）

代表性论文（专著）目录

序号

论文（专著）名称/刊名/作者

年卷页码

（xx年xx卷xx页）

发表时间

（ 年 月 日）

通讯作者

（含共同）

第一作者

（含共同）

国内作者

他引总次数

检索数据库

论文署名单位是否包含国外单位

是否国内期刊，如是，请填写CN号

1

Genome-wide association studies of image traits reveal the genetic architecture of drought resistance in rice. Molecular Plant. Zilong Guo, Wanneng Yang, Yu Chang, Xiaosong Ma, Haifu Tu, Fang Xiong, Ni Jiang, Hui Feng, Chenglong Huang, Peng Yang, Hu Zhao, Guoxing Chen, Hongyan Liu, Lijun Luo, Honghong Hu, Qian Liu, Lizhong Xiong

2018, 11(6): 789-805

2018-10-04

Lizhong Xiong, Wanneng Yang

Zilong Guo

郭子龙，杨万能，常煜，马孝松，涂海甫，熊放，蒋霓，冯慧，黄成龙，杨朋，赵虎，陈国兴，刘鸿艳，罗利军，胡红红，刘谦，熊立仲

95

Web of Science 核心合集

否

31-2013/Q

2

MODD mediates deactivation and degradation of OsbZIP46 to negatively regulate ABA signaling and drought resistance in rice. Plant Cell. Ning Tang, Siqi Ma, Wei Zong, Ning Yang, Yan Lv, Chun Yan, Zilong Guo, Jie Li, Xu Li, Yong Xiang, Huazhi Song, Jinghua Xiao, Xianghua Li, Lizhong Xiong

2016, 28(9): 2161-2177

2016-09-01

Lizhong Xiong

Ning Tang, Siqi Ma

唐宁，马斯琦，宗伟，杨宁，吕艳，鄢纯，郭子龙，李洁，李旭，向勇，宋华芝，肖景华，李香花，熊立仲

94

Web of Science 核心合集

否

否

3

Reversible histone H2B monoubiquitination fine-tunes abscisic acid signaling and drought response in rice. Molecular Plant. Siqi Ma, Ning Tang, Xu Li, Yongjun Xie, Denghao Xiang, Jie Fu, Jianqiang Shen, Jun Yang, Haifu Tu, Xianghua Li, Honghong Hu, Lizhong Xiong

2019, 12(2): 263-277

2019-02-04

Lizhong Xiong, Ning Tang

Siqi Ma

马斯琦，唐宁，谢勇军，向登豪，付杰，沈建强，杨君，涂海甫，李香花，胡红红，熊立仲

39

Web of Science 核心合集

否

31-2013/Q

4

Integrative regulation of drought escape through ABA dependent and independent pathways in Rice. Molecular Plant. Hao Du, Fei Huang, Nai Wu, Xianghua Li, Honghong Hu, Lizhong Xiong

2018, 11(4): 584-597

2018-04-02

Lizhong Xiong

Hao Du

都浩，黄飞，吴奈，李香花，胡红红，熊立仲

104

Web of Science 核心合集

否

31-2013/Q

5

Translational repression by a miniature inverted-repeat transposable element in the 3’untranslated region. Nature Communications. Jianqiang Shen, Juhong Liu, Kabin Xie, Feng Xing, Fang Xiong, Jinghua Xiao, Xianghua Li, Lizhong Xiong

2017, 8:14651

2017-03-03

Lizhong Xiong

Jianqiang Shen

沈建强，刘菊红，谢卡斌，邢锋，熊放，肖景华，李香花，熊立仲

57

Web of Science 核心合集

否

否