中国农业科学 | 广西农业科学院水稻研究所张月雄课题组鉴定并进化分析普通野生稻早抽穗基因OsEHD8
水稻（Oryza sativa L.）作为全球重要的粮食作物，其抽穗期对品种地区、季节适应性和产量至关重要。适宜的抽穗期既可以保证水稻具有足够的灌浆时间，又可以使水稻成熟期提前，进而培育出高品质的早熟水稻，因此，抽穗期在水稻品种改良和水稻生产过程中起关键作用。近年来，由于极端异常天气的频发，华南双季稻区生产上对早熟、优质、高产水稻新品种的需求愈加迫切。因此，挖掘适合华南地区早抽穗基因并将其应用于培育早熟优质的水稻新品种，对保障华南双季稻的生产和确保国家粮食安全具有重要意义。
近期， 广西农业科学院水稻研究所张月雄课题组完成的题为“普通野生稻早抽穗基因OsEHD8的鉴定与进化分析”的研究在《中国农业科学》2024年第57卷14期正式发表。
以早抽穗的染色体片段代换系CL33和晚抽穗的受体亲本93-11为研究材料，对其主要农艺性状进行调查分析；构建2个极早抽穗和极晚抽穗的DNA混合池；对其进行全基因组重测序和BSA-Seq分析定位抽穗期关联的区域，开发该区域内InDel标记进行精细定位，对定位区间进行基因预测和候选基因分析，确定LOC_Os08g07740为目标候选基因；随后对该基因进行克隆和等位基因分析。此外，还利用生物信息学软件对LOC_Os08g07740上下游约40 kb范围内的基因组数据进行分析，确定该基因在Indica、Japonica和O. rufipogon 3个水稻亚群间的遗传和系统进化关系。
色体片段代换系CL33和受体亲本93-11的抽穗期表型鉴定及农艺性状调查
在南宁自然长日照和自然短日照条件下，CL33的抽穗期均比受体亲本93-11短20—25 d；此外，在自然长日照条件下，CL33植株除了穗长变短和每穗粒数减少之外，其他农艺性状与93-11无显著差异。遗传分析表明，CL33早抽穗性状受1对隐性基因控制。该基因被精细定位于水稻第8染色体短臂PSM8-6与PSM8-8标记间约100 kb区间内，该区域内有15个预测的候选基因。其中，ORF13（LOC_Os08g07740）与已知抽穗期基因DTH8/Ghd8等位；通过对ORF13基因的测序及序列比对，该基因全长888 bp，无内含子，编码295个氨基酸；与受体亲本93-11相比，CL33中的LOC_Os08g07740在第535—536位碱基和第820—821位碱基之间分别有6 bp的插入和9 bp的缺失，导致编码的氨基酸序列改变。因此，确定其为目标候选基因，暂命名为OsEHD8。
OsEHD8的精细定位及其在CL33和93-11的DNA与蛋白质序列分析比对
进化分析表明，LOC_Os08g07740内，相较于O. rufipogon，Indica和Japonica的遗传多样性显著下降，其中，Indica减少了62.53%，Japonica减少了53.76%，而Indica和Japonica之间的差异不显著。该基因共有13个单倍型，其中Hap_2单倍型可能是3个亚群共同的祖先，不同的单倍型可能由于地理隔离或环境差异被分别固定在Indica和Japonica亚群内，以上结果表明，LOC_Os08g07740在3个亚群中经历了定向选择。
LOC_Os08g07740的系统进化树和单倍型分析
OsEHD8是DTH8/Ghd8的功能性等位基因，在自然长日照和短日照条件下均促进水稻提前抽穗。此外，携带OsEHD8的染色体片段代换系CL33在自然长日照条件下，除了穗长变短和每穗粒数减少之外，其他农艺性状与受体亲本93-11均无显著差异。
该研究获得国家自然科学基金（32360490）、广西自然科学基金（2013GXNSFBA019067）的资助。
论文链接：
引用本文：
鄢柳慧, 钟琦, 马增凤, 韦敏益, 刘驰, 秦媛媛, 周小龙, 黄大辉, 卢颖萍, 秦钢, 张月雄. 普通野生稻早抽穗基因OsEHD8的鉴定与进化分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(14): 2703-2716.
YAN LiuHui, ZHONG Qi, MA ZengFeng, WEI MinYi, LIU Chi, QIN YuanYuan, ZHOU XiaoLong, HUANG DaHui, LU YingPing, QIN Gang, ZHANG YueXiong. Identification and Evolutionary Analysis of the Early Heading Gene OsEHD8 in Common Wild Rice (Oryza rufipogon Giff.)[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(14): 2703-2716.
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