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植物所科研人員揭示稻米裂紋抗性和整精米率的分子基礎
整精米率是水稻的重要品質性狀，也涉及水稻的經濟產量。整精米率性狀由遺傳控制，受灌漿、收獲及收獲后期高溫高濕等環(huán)境因子影響，整精米率降低的主要原因是稻米成熟階段產生的裂紋，導致加工過程稻米斷裂，可造成高達30%的水稻產量損失。全球氣候變化給水稻生產帶來新的挑戰(zhàn)，研究模型預測在水稻種植季節(jié)氣溫異常升高1℃可引起稻整精米率降低7%左右。因此，揭示稻米裂紋抗性和整精米率的調控因子，通過設計育種培育耐裂紋稻米新品種對于保證糧食安全具有重要意義，然而目前對稻米裂紋抗性和整精米率的分子基礎尚缺乏了解。
中科院植物所王臺研究組利用基因組重測序的水稻種質資源材料，系統(tǒng)評價了這些資源材料的稻米裂紋抗性，通過全基因組關聯分析揭示了決定稻米裂紋抗性和整精米率的重要QTL位點FED1，發(fā)現FED1是顆粒結合型淀粉合成酶I的編碼基因Waxy/Wx。Wx基因的等位變異wx，Wxb，Wxa和Wxin賦予稻米不同的裂紋抗性，其中無效突變wx的稻米裂紋抗性最高，Wx表達量較低的等位變異Wxb的稻米裂紋抗性次之，而Wx表達量高的等位基因Wxa和Wxin則導致稻米裂紋抗性顯著降低。進一步研究發(fā)現直鏈淀粉通過影響淀粉粒無定形生長環(huán)與半結晶生長環(huán)寬度比值和稻米腹部堊白，進而影響淀粉粒吸水膨脹率，從而決定稻米裂紋抗性。堊白則通過促進水分滲透，增加了吸水膨脹淀粉粒的數量。該研究為水稻設計育種過程Wx遺傳變異的選擇提供了理論支撐，為深入解析稻米裂紋抗性的遺傳調控網絡提供了全新的視角。
該研究成果于2022年9月2日在線發(fā)表在Journal of Experimental Botany期刊上。植物所鄧祝云副研究員和已畢業(yè)博士生劉玉霞為論文的共同第一作者，王臺研究員為通訊作者。這項研究得到了中科院先導專項和國家重點研發(fā)計劃項目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/jxb/erac330
Wx遺傳變異近等基因系的稻米裂紋粒率（A）、整精米率（B）和胚乳淀粉粒生長環(huán)結構（C）的比較
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