对中粒Presidio水稻突变体进行遗传分析，以研究其谷物品质、灌浆率和非生物胁迫耐受性

《Agrosystems, Geosciences & Environment》：Genetic profiling of medium-grain Presidio rice mutants for grain quality, grain-filling rate, and abiotic stress tolerance

水稻辐照诱变育种中，利用SNP标记筛选出5个中粒型突变体（TIL21271-7-2、7-4、7-5、7-6、7-8），携带高籽粒充实率GFR1等位基因及耐冷（qSCT1、OsLPTL159）、耐热（TT1）、耐淹（qAG1、qAG3）和耐旱（qDTY1.1、qDTY3.2、qDTY12.1）等有利基因组合，为培育高产优质抗逆中粒型水稻提供新资源。

　　本研究探讨了通过诱变育种方法开发一种中粒型稻米的可能性，以满足美国市场对中粒稻米日益增长的需求。中粒稻米在美国稻米种植中占据重要地位，虽然目前长粒稻米是主要的栽培品种，占约75%的产量，但中粒和短粒稻米的种植比例正在逐步上升。美国市场对中粒稻米的需求增加，而其产量却在下降，这种趋势预示着需要在中粒稻米的培育和生产方面进行改进。本研究通过伽马射线照射长粒稻米品种Presidio，开发出中粒型突变体，并对这些突变体进行了遗传学分析，重点评估了与稻米品质、灌浆速度和非生物胁迫耐受性相关的10个性状。

研究采用了单核苷酸多态性（SNP）标记技术，用于分析与稻米质量、灌浆速率和非生物胁迫耐受性相关的14个性状。通过对76个第六代（M6）中粒突变体进行基因分型，从中筛选出57个携带中粒稻米等位基因（GS3的GG型）的突变体，进一步分析其特性。所有突变体和野生型Presidio都携带低垩白度等位基因（OsISA1的Ex17GG型），表明诱变并未对垩白度产生负面影响。垩白度高会降低稻米的口感和外观质量，同时也会影响碾米过程中稻米的完整性，从而影响成品米的产量。因此，低垩白度的中粒突变体在提升稻米质量方面具有重要价值。

在分析过程中，研究还利用了与稻米淀粉含量、凝胶特性、糊化温度和灌浆速率相关的SNP标记，以进一步分类突变体的特性。例如，Wx基因中的In1T/G、Ex6A/C和Ex10C/T多态性可以区分低直链淀粉、中等直链淀粉和高直链淀粉稻米。Ex10C/T SNP用于判断稻米的凝胶质地和糊化粘度。Ex10CC等位基因与软质凝胶和弱糊化粘度相关，而Ex10TT则与硬质凝胶和强糊化粘度相关。此外，SSIIa基因中的Ex8C/T SNP用于区分低糊化温度和中等糊化温度的稻米类型，有助于预测其在不同烹饪条件下的表现。

研究还发现，突变体中的GFR1基因具有高灌浆速率的等位基因，有助于提高稻米产量。GFR1基因在稻米的碳代谢过程中起关键作用，能够通过提高Rubisco活性和相关基因OsCINI的表达，促进稻米灌浆。因此，这些突变体具有作为优质稻米改良材料的潜力。此外，研究还对突变体的耐非生物胁迫特性进行了评估，包括冷胁迫、热胁迫和淹水萌发胁迫。通过分析qSCT1、OsLTPL159、TT1、qAG1和qAG3等基因的等位基因，研究人员发现部分突变体具有良好的耐寒和耐热能力，以及较强的淹水萌发耐受性。这些特性在水稻种植过程中具有重要价值，特别是在极端气候条件下，能够帮助提高稻米的适应性和产量。

研究还关注了干旱耐受性。通过qDTY1.1、qDTY3.2和qDTY12.1等基因的SNP标记分析，研究人员发现部分突变体具有良好的抗旱能力。干旱胁迫不仅会影响稻米的产量，还可能影响其品质，因此抗旱品种的培育对于农业可持续发展具有重要意义。此外，这些突变体还具有潜在的耐寒和耐热特性，使其在应对极端气候条件时表现出较强的适应性。

本研究通过诱变技术，成功开发出具有多种优良性状的中粒稻米突变体，为提高稻米产量和品质提供了新的资源。这些突变体不仅具有较低的垩白度，还表现出良好的淀粉含量、凝胶特性、糊化温度、灌浆速率和抗非生物胁迫能力。这表明，诱变育种在改良稻米性状方面具有广阔的应用前景，尤其是在面对气候变化和环境压力的背景下，能够帮助培育适应性更强的水稻品种。

此外，研究还强调了突变体在育种中的价值。通过使用SNP标记技术，研究人员能够高效地筛选出具有特定优良等位基因的突变体，从而减少非目标突变的影响。这种方法不仅提高了育种效率，还降低了成本，为未来水稻品种的改良提供了新的思路。同时，研究还指出，这些突变体具有作为亲本用于杂交育种的潜力，为培育新的优质稻米品种提供了重要的遗传资源。

研究团队认为，这些突变体具有成为新品种候选者的潜力，特别是在耐寒、耐热和耐淹水萌发方面表现出优异性能的突变体，可以作为育种材料用于开发适应性强的中粒稻米。随着全球气候变化和极端天气事件的增加，这类水稻品种的培育将变得越来越重要。同时，研究还提到，这些突变体的进一步评估和筛选将有助于确定稳定的品系，用于后续的育种和推广。

本研究的成果为水稻育种领域提供了新的思路，即通过诱变技术结合高通量基因分型技术，可以更高效地筛选出具有优良性状的突变体，从而提升稻米的产量和品质。同时，研究还强调了突变体在应对环境压力方面的潜力，尤其是在美国这样的农业大国，面对不断变化的气候条件和水资源短缺，提高水稻的抗逆性对于农业可持续发展具有重要意义。这些突变体的进一步应用，有望为全球水稻产业带来新的发展机遇。