水稻所杂种优势利用团队挖掘到籼粳间稻米品质差异关键基因位点

作者：涂斌  审核：庄萍萍

随着经济发展、人民生活水平的不断提高，人们对优质大米的需求越来越大，改良稻米品质是当前水稻育种工作的重点。垩白和食味品质是评估优质稻米的重要指标，探索和发掘垩白与食味品质优质基因资源，并应用于水稻品质遗传改良是未来重要的研究方向。但垩白与食味品质遗传基础复杂，克隆的主效基因较少，难以通过分子辅助及设计育种实现定向改良，因此进一步挖掘调控籽粒垩白与稻米食味品质的关键基因对于水稻品质改良具有重要应用价值。

2024年9月24日，四川农业大学水稻研究所杂种优势利用团队在Plant Biotechnology Journal期刊上发表了题为The LCG1-OsBP5/OsEBP89-Wx module regulates the grain chalkiness and taste quality in rice的研究论文，该研究克隆到影响籼粳间食味品质差异的关键基因LCG1，系统的揭示了LCG1-OsBP5/OsEBP89-Wx通路调控水稻籽粒垩白与食味品质的分子机制。

众所周知，粳稻的品质特别是食味品质总体上优于籼稻，导致差异的关键基因和分子机制仍然未知。水稻所杂种优势利用团队一直致力稻米品质基因的功能解析与优异等位基因的发掘利用。该团队以粳稻品种日本晴为供体，籼稻品种9311为受体构建了片段代换系群体，筛选到一份垩白降低、食味品质显著改良的片段代换系材料，并通过正向图位克隆确定候选基因LCG1。该基因编码一个已知的SLRL2蛋白，在水稻籽粒灌浆期高表达，功能丧失后影响营养物质的积累、淀粉颗粒结构和支链淀粉链长度分布等理化性质。互作蛋白筛选发现LCG1 与 OsBP5 相互作用，通过抑制 OsBP5/OsEBP89 复合物的转录活性间接影响直链淀粉合成基因Wx的表达，同时调控水稻的外观与食味品质。更重要的是，LCG1的启动子区序列变异导致粳稻品种中基因的转录表达增强，粳稻型优异等位基因等位基因LCG1^Nip在籼稻9311中表达升高，从而改善籼稻稻米品质。总之，该研究系统阐明了LCG1-OsBP5/OsEBP89-Wx通路对稻米垩白和食味品质精细调控的分子机制，为籼稻的品质改良提供了新的基因资源。

水稻研究所副教授涂斌、已毕业博士研究生张涛、博士研究生刘品、杨稳为论文的共同第一作者，李仕贵教授、王玉平教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了农业生物育种国家科技重大专项（2023ZD04069），国家自然科学基金（U22A20465，32172023, 32372170），以及四川省“十四五”生物育种重大专项（2022ZDZX0012）的资助。 

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pbi.14475