全球气候变暖导致极端高温事件频发，对水稻生产构成严峻挑战。高温热害严重影响水稻产量，其中穗分化期遭遇高温胁迫会显著抑制颖花分化，造成每穗颖花数减少，成为限制产量形成的关键因素。茉莉酸（JA）信号通路在植物逆境响应中发挥重要作用，但其核心受体OsCOI1基因如何在水稻穗分化过程中平衡产量形成与耐热性，特别是在穗分化期高温胁迫下的调控机制尚不明确。

近期，扬州大学水稻栽培与生理生态团队杨建昌教授课题组完成的题为“Knockdown of OsCOI1 increases rice yield under normal conditions and compromises thermotolerance during panicle differentiation”的研究在Journal of Integrative Agriculture（JIA）优先在线发表。

该研究以水稻日本晴野生型（WT）和OsCOI1敲低突变体（coi1-18）为试验材料，通过人工控温试验（常温32℃/26℃；高温38℃/29℃），结合大田开顶式气室和外源喷施茉莉酸甲酯（MeJA）验证试验，从产量及其构成因素、穗部形态、碳氮代谢、抗氧化系统、内源激素含量等方面进行研究，系统解析了OsCOI1在水稻穗分化期对环境温度的双重响应特征，揭示了其介导的JA信号通路在平衡水稻产量形成与耐热性中的核心调控作用。研究结果为培育高产稳产水稻新品种提供了重要分子靶点与育种策略。

结果表明，常温下OsCOI1通过介导JA信号抑制营养生长，其功能缺失突变体coi1-18可解除该抑制作用，促进碳氮同化物向穗部转运与分配，使每穗颖花数、结实率及千粒重显著增加，产量较WT提高23.2%。然而在高温胁迫下，突变体coi1-18内源JA/MeJA合成受阻，导致穗部碳氮代谢关键酶活性及根系氧化活性降低，同化物与氮素向穗部分配效率下降；同时，其抗氧化酶活性降幅显著大于WT，膜脂过氧化加剧（MDA含量显著升高），最终产量降幅达25.7%，较WT多下降16.1个百分点。外源喷施MeJA虽能缓解高温对WT颖花分化的抑制，但对突变体coi1-18无恢复效应。主成分分析进一步证实，OsCOI1通过整合抗氧化防御系统与碳氮代谢稳态，调控水稻穗分化期的高温响应。

综上，OsCOI1在水稻穗发育过程中表现出双重调控作用：常温下抑制该基因表达有利于颖花分化与产量形成；而高温胁迫下OsCOI1介导的JA信号途径对维持穗部正常发育不可或缺。该研究揭示了OsCOI1介导水稻“生长-防御”平衡的温度依赖性调控机制，为培育高产稳产水稻新品种提供了重要理论依据与分子靶点。

扬州大学水稻栽培与生理生态团队王伟露副教授为该文通讯作者，姬东玲博士研究生为该文第一作者。该研究得到本研究得到国家自然科学基金项目（32201888）、江苏省农业科技创新基金项目（CX(23)1035）、江苏高校优势学科建设工程项目（PAPD）等项目的资助。

Cite the article:

Dongling Ji, Xiaowu Yan, Yu Wei, Yunxia Han, Weiyang Zhang, Lijun Liu, Hao Zhang, Zhiqing Wang, Zujian Zhang, Jianchang Yang, Weilu Wang. 2025. Knockdown of OsCOI1 increases rice yield under normal conditions and compromises thermotolerance during panicle differentiation. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.01.048

https://doi.org/10.1016/j.jia.2026.01.048

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