基于QTL定位发现的OsWRI3调控水稻种子的落粒性

　　

摘要：

水稻是世界上重要的粮食作物, 落粒性与水稻的产量息息相关。培育适合现代机械化收获且落粒性适中的水稻品种是提高水稻产量的重要策略。然而水稻的落粒性是一个复杂的数量性状且受多方面的影响, 现有理论不能完全解释落粒的现象。因此, 为了挖掘控制水稻落粒的数量性状基因座(quantitative trait loci, QTL)与基因并完善水稻落粒基因的调控网络, 本研究以易落粒的父本YZX和难落粒的母本02428所构建的192个重组自交系(recombinant inbred lines, RIL)为试验材料进行QTL定位。采用直拉法和斜拉法对开花第30天的192份RIL群体材料进行了全面的分析, 以鉴定在不同环境条件下与水稻种子落粒相关的QTL。在不同环境不同方法下共发现19个与落粒相关的QTL。此外, 通过斜拉法鉴定出1个新的共定位QTL qBSH5.2。通过数据库分析、基因表达量分析、转录组与基因序列分析, 在qBSH5.2中挖掘到了OsWRI3。OsWRI3突变体与野生型(wild type, WT)相比, 表现为更难落粒。在扫描电镜下发现, 突变体相较于WT脱落表面更粗糙且存在弹簧状毛刺结构。同时, 我们发现OsWRI3在水稻穗部与离区的表达量与成熟度呈正相关。并且与WT相比突变体的离区中参与乙烯前体合成的基因下调表达下调。单倍型分析也表明了OsWRI3在调节水稻落粒方面发挥重要的作用, 并且我们挖掘了落粒性适中的优异单倍型组合以适应现代机械化收获。总之, 编码AP2转录因子的OsWRI3的发现不仅为完善与丰富水稻落粒基因调控网络提供了重要的线索, 也为培育适合机械化收获的水稻品种提供了新的遗传资源。