水稻功能叶角度遗传解析：FLBOA9基因克隆与多基因聚合育种策略

《BMC Plant Biology》：Candidate gene FLBOA9 identified by genome-wide association acts as a negative regulator for leaf angle of functional leaves in rice

　　

摘要

背景

随着全球人口的持续增长，稳定提高水稻产量对于确保粮食安全至关重要。水稻上部三个功能叶的叶角度直接决定了群体冠层结构和光合能力。因此，优化功能叶角度是培育理想株型和提高水稻产量的关键途径。然而，控制该性状的复杂遗传基础仍有待进一步阐明。

结果

本研究选取437份水稻材料，基于3,172,711个高质量单核苷酸多态性位点（SNPs），通过全基因组关联分析（GWAS）检测控制上部三个功能叶基角和展开角度的候选基因。在一般线性模型（GLM）和混合线性模型（MLM）中共鉴定出44个显著位点，其中36个位点为本次研究新发现。同时，上部第三叶的基角和展开角度中共定位了两个显著位点，分别命名为qFLBOA3和qFLBOA9。基于QTL物理位置基因的功能注释和单倍型分析，通过CRISPR/Cas9技术验证了Functional Leaf Base and Opening Angle 9（FLBOA9）基因是水稻功能叶叶角度性状的负调控因子。在此基础上，利用FLBOA9、LG5、LC2和FIB的优异等位基因，在三种杂交策略下进一步进行了多基因聚合育种预测，理论上可进一步降低叶角度。

结论

本研究表明，FLBOA9是功能叶角度的关键负调控因子。基于优异等位基因的筛选结果，设计了三种杂交方案进行多基因聚合预测，旨在培育紧凑型株型，以提高光能利用效率并进一步提升产量。