GL7/GW7/SLG7基因单倍型分析及其在三系杂交稻品质改良中的应用：从基因挖掘到分子设计育种

针对全球变暖威胁水稻碾磨和外观品质的难题，中国农业科学院团队通过全基因组关联分析鉴定出粒形关键基因GL7/GW7/SLG7，开发KASP-S2分子标记并建立分子标记辅助育种体系，成功将功能型GL7等位基因导入籼稻骨干亲本，培育出粒长增加、垩白率降低且产量稳定的优质杂交稻组合YX1AGL7/YHSMGL7，为籼稻品质改良提供了新遗传资源和技术路径。

　　

随着全球气候变暖加剧，水稻面临前所未有的品质危机——高温导致稻米垩白增加、碾磨品质下降，而消费者对细长粒形的偏好与高产育种目标形成矛盾。传统品质改良基因GS3和GW5在籼稻中的利用已趋饱和，亟需挖掘新的粒形调控基因。中国农业科学院团队从3000份水稻基因组中锁定GL7/GW7/SLG7这一关键基因，发现其功能等位基因携带11-bp缺失且主要存在于粳稻中。通过开发高精度KASP-S2分子标记，研究人员将GL7导入籼稻骨干亲本YHSM和YX1B，创制的YHSMGL7籽粒长宽比提升21%（3.21→3.88），垩白度降低49%（1.15%→0.59%）。更令人振奋的是，三系杂交组合YX1AGL7/YHSMGL7在保持产量的同时，头米率提高12%（54.8%→58.1%），首次实现品质与产量的协同改良。

研究采用全基因组关联分析（GWAS）鉴定关键QTL，基于3000份水稻基因组数据进行单倍型划分，开发KASP-S2等分子标记，通过连续回交和分子标记辅助选择构建近等基因系，并系统评估农艺性状和品质指标。

GL7是水稻粒形主效基因
GWAS分析发现GL7是仅次于GS3和GW5的第三大粒形QTL。单倍型分析揭示H1-H4携带11-bp缺失的功能等位基因，79.8%的GL7阳性材料存在S2-S5-S7位点A-C-A单倍型。系统发育分析表明该等位基因起源于热带粳稻，可能从野生稻渗入。

分子育种体系构建
以携带H2单倍型的籼稻品种TGXXZ和Shu 6B为供体，开发可区分GL7/gl7基因型的KASP-S2标记（7-5290）。通过"杂交-回交-自交"策略，经3-4代回交和3代自交，成功将GL7导入骨干亲本YHSM和YX1B。

品质改良效果显著
YHSMGL7籽粒长度增加6.3%（9.07→9.64 mm），宽度降低11.6%（2.85→2.52 mm），垩白度下降48.7%。YX1BGL7的粒长突破10.77 mm，但千粒重反常增加2.6%，显示GL7效应受遗传背景调控。

杂交稻品质突破
四组杂交组合中，双亲携带GL7的YX1AGL7/YHSMGL7表现最优：粒长较对照增加9.5%（10.47 vs 9.56 mm），垩白率降低45.3%（2.55% vs 4.66%），头米率提高6个百分点。品质提升未伴随产量 penalty，各组杂交稻单株产量均稳定在30克以上。

该研究首次系统解析GL7的育种应用价值，发现其通过调控贮藏蛋白（白蛋白显著增加）而非直链淀粉含量来改善垩白。建立的分子标记辅助育种体系为籼稻品质改良提供了新工具，育成的YHSMGL7和YX1BGL7已成为南方稻区优质杂交稻育种的核心亲本。论文中关于GL7与植物激素互作调控籽粒发育的推测，为后续机制研究指明了方向。