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科技创新进展:揭示了调控水稻抽穗的感温反应并对粒重与稻谷产量具有多效性的相关基因 
作者:国家水稻改良中心
来源:中国水稻研究所
发布时间:2018-06-15

近日,植物学期刊《BMCPlant Biology》在线发表了我所基因定位与克隆课题组和早稻育种课题组合作完成的研究“Naturalvariation at qHd1affects heading date acceleration at high temperatures with pleiotropism foryield traits in rice”。该研究发现水稻抽穗期基因qHd1响应环境温度变化,调控水稻抽穗,并影响粒重和稻谷产量。



水稻抽穗期与日照长度和温度变化密切相关,其中,光周期调控网络已初步明确,而温度调控的遗传机制研究相当滞后。研究人员在前期精细定位了水稻微效抽穗期QTL qHd1的基础上,开展克隆研究,发现其效应在不同年份、地区和季节变化很大,进而应用qHd1近等基因系群体开展5期播种大田试验和人工气候室温度梯度试验;结果表明,随着播期的延迟和环境温度的升高,密阳46型近等基因系的抽穗期不断提早,而珍汕97型近等基因系则从第3个播期起保持稳定;珍汕97型等位基因在抵御高温对抽穗促进的同时,能增加粒重、提高产量。测序分析发现,在候选基因OsMADS51上,与密阳46等位基因相比,珍汕97等位基因的第1内含子上存在一段9.5kb的插入;qRT-PCR和RNA-seq分析显示,所研究的水稻抽穗期感温反应通过OsMADS51-Ehd1-RFT1/Hd3a途径调控。通过对109份20世纪50年代以来南方稻区的主栽常规籼稻品种进行qHd1基因型分析,发现珍汕97型等位基因的9.5kb插入普遍存在于早籼品种,而罕存于中、晚籼品种,这与早籼适应抽穗灌浆阶段高温胁迫的要求相一致。本研究提供了对水稻抽穗期感温反应调控机制的新认识,揭示了qHd1/OsMADS51的珍汕97型等位基因对早稻生态适应性的重要作用。

该研究得到国家自然科学基金和国家863计划的资助。我所陈俊宇博士为文章的第一作者,庄杰云研究员和马良勇研究员为共同通讯作者。


文章链接:

https://link.springer.com/content/pdf/10.1186%2Fs12870-018-1330-5.pdf

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