栽培稻（Oryza sativa L.），起源于其野生祖先——普通野生稻（Oryza rufipogon），如今已是全球过半数人口的主食粮，占据粮食作物的重要位置。然而，水稻历经驯化与品种选育的历程，伴随着遗传多样性的大幅度缩减，导致诸多有利性状，诸如非生物逆境耐受性和生物逆境抵抗力等，遭受减退或消失。野生稻作为水稻遗传改良的关键资源，蕴藏丰富宝藏，携带着许多在驯化期间遗失或减弱的优良基因。挑战在于，野生稻的基因组高度杂合，长期以来阻碍了高质量参考基因组的构建，迫切需要建立精确的野生稻单倍体参考基因组，借以深入挖掘和利用这份宝贵的遗传宝库。

研究团队采集了来自全国各地的1000多份来自其原生环境的野生稻，从中选择了具有高抗逆性、抗稻瘟病菌、高耐盐性的编号为Y476的野生稻作为样本。

研究团队通过Hi-C、BioNano、Nanopore和HiFi数据，进行基因组组装。首先使用HiFi和ONT数据进行了初步组装，生成了contig N50长度为33.8 Mb的初步版本，随后进行校正和gap填补，并使用Bionano光学图谱和Hi-C数据对基因组进行验证，最终，得到了一个由12条染色体组成的无gap的Y476野生稻基因组，Contig N50为33.8 Mb，BUSCO完整性评估为98.8%，鉴定了22个端粒，预测了12个着丝粒。随后研究人员使用Hifiasm进行分型组装，借助Hi-C数据组装得到了Hap1（411.1 Mb）和Hap2（411.9 Mb）两个单倍型基因组。

图1 Y476基因组与之前发表的野生水稻和栽培水稻基因组组装物的比较

研究团队分别以籼稻‘9311’和粳稻‘日本晴’为受体亲本，构建以Y476为供体亲本的染色体片段置换系（Chromosome Segment Substitution Lines, CSSLs）。对两套置换系群体分别进行了遗传结构分析，高世代的9311/CSSL群体有近一半为单片段置换系，低世代的日本晴/CSSL群体覆盖Y476全基因组。

图2两组CSSLs替换片段的基因型和频率

随后，研究团队利用获得的参考基因组和构建的CSSL群体，对农艺性状、生物胁迫和非生物胁迫相关的QTLs进行鉴定。通过对CSSL群体进行表型和基因组的关联分析，研究人员能够追踪特定染色体片段的来源和遗传背景，并将其与表型数据相结合，确定与目标性状相关的QTLs。最终，研究团队鉴定出了254个与农艺性状、抗逆性相关的QTLs。这些QTLs代表了野生稻Y476中与重要性状和抗逆性相关的遗传变异区域。

图3 农艺性状相关qtl的鉴定与分析

研究团队通过对野生稻Y476和栽培稻之间的差异研究，注意到一个与稻瘟病抗性相关的受体激酶基因LOC_Os07g35680，通过比较野生稻Y476和栽培稻的基因组序列，确定这个基因在野生稻中的特定等位基因与稻瘟病抗性相关。研究团队在栽培稻9311 CSSL群体中筛选出近等基因系，利用CRISPR/Cas9技术、转录组学数据、定量PCR验证、基因敲除以及病原菌感染实验等，验证了野生稻Y476等位基因参与了OsMADS26介导的水稻稻瘟病抗性。

图4 LOC_Os07g35680在Nip和Y476中的序列变异情况比较

图5实时荧光定量PCR显示4个稻瘟病基因在栽培稻和野生稻中的表达模式

图6 LOC_Os07g35680的敲除突变体（N154-KO）的稻瘟病抗性显著降低