JXB | 中科院植物所王台研究员团队基于GWAS发掘决定水稻籽粒抗裂及整精米率的关键基因及其作用机制

水稻养活了世界上约一半的人口，因此其产量和品质对世界粮食安全至关重要。整精米率（head rice yield，HRY），即精米保留至少四分之三原长的比例，是水稻生产中的一个重要品质性状，并直接决定了大米的经济价值，因此，对HRY性状的选育对水稻生产和全球粮食安全至关重要，但是目前关于这种性状的分子基础仍不清楚。

近日，中国科学院植物研究所王台研究员团队在Journal of Experimental Botany在线发表了一篇题为Waxy is an important factor for grain fissure resistance and head rice yield as revealed by a genome-wide association study的研究论文，该研究基于全基因组关联研究鉴定了与水稻籽粒抗裂及整精米率相关的关键基因Waxy并揭示了其潜在作用机制。

首先，研究人员利用不同的（286份）水稻种质资源，并对与HRY 最相关的表型—籽粒抗裂能力（grain fissure resistance，GFR）进行了进行了全基因组关联研究，结果发现颗粒结合的淀粉合酶 I 基因Waxy是控制GFR的关键基因，并且该基因控制作物中的直链淀粉合成，是众所周知的水稻烹饪和食用质量的控制基因。进一步对近等基因系分析，研究人员发现Waxy中的遗传变异赋予了不同程度的谷物开裂耐受性。无效等位基因wx导致最高的 GFR，而增加直链淀粉合成的等位基因降低 GFR。此外，研究发现，直链淀粉含量的增加导致淀粉颗粒的无定形层与半结晶层的宽度比增加，并且还增加了垩白的发生。这种层状结构进一步通过影响颗粒对水分的膨胀程度来决定GFR，而垩白作为水分渗透的促进剂，迅速增加了膨胀颗粒的数量。

综上所述，该研究揭示了水稻中GFR 和 HRY形成的分子基础，并证明并证明淀粉颗粒的无定形和半结晶层状结构是 GFR 的关键结构基础，而垩白比例则加速了淀粉颗粒在潮湿条件下的膨胀程度。该研究结果为进一步解析GFR 和 HRY 的分子网络奠定了基础。

原文链接：

https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erac330/6686692

本文转载自植物代谢研究

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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