JGG | 廣東農科院水稻所/華南農大等合作揭示秈稻低堊白形成的遺傳基礎

水稻是全球最重要的糧食作物之一，稻米品質改良對保障糧食安全、滿足日益增長的消費需求具有重要意義。堊白是影響稻米外觀品質與市場價值的重要性狀，高堊白會顯著降低稻米的透明度和商品價值。與研究較為深入的粳稻相比，秈稻堊白性狀改良的遺傳基礎仍有待系統解析。廣東現代優質秈稻具有籽粒細長、外觀通透、堊白度低等優良特性，是開展秈稻品質遺傳改良研究的重要材料。

近日，廣東省農業科學院水稻研究所與華南農業大學等單位合作在Journal of Genetics and Genomics在線發表題為Population genomics reveals selection signatures and favorable haplotypes for low chalkiness in indica rice的研究論文。該研究以廣東秈稻為研究對象，系統解析了秈稻低堊白性狀形成的遺傳基礎，揭示了育種過程中Wx、Chalk5、OsDER1和OsATG8b優良單倍型逐步聚合與固定的規律，為優質稻分子育種提供理論依據。

該研究基于2022年和2023年廣州晚季稻米堊白表型數據，對154份廣東秈稻和229份國際秈稻材料進行比較分析。結果表明，廣東秈稻整體堊白度更低、籽粒更細長、外觀品質更優。結合群體遺傳、單倍型分析和胚乳表達數據，該研究從已報道的150個堊白相關基因中篩選出4個關鍵基因(Wx、Chalk5、OsDER1和OsATG8b)，這些基因在廣東秈稻遺傳改良過程中呈現顯著選擇信號，其優良單倍型在廣東秈稻中顯著富集，并與低堊白性狀密切相關。這一規律在菲律賓種植的3K水稻材料中得到進一步驗證。對黃華占系譜中這4個基因的單倍型變化規律進行分析后發現，現代優質秈稻的低堊白性狀并非由單個基因決定，而是多個有利單倍型在長期育種中逐步聚合與固定的結果。同時，這些優良單倍型已廣泛分布于廣西、福建、江西、安徽和湖北等地的現代優質秈稻品種中，表明其已在南方稻區育種中得到持續利用。此外，機器學習驅動的基因組預測結果表明，這些關鍵位點能夠較準確預測堊白性狀，為優質秈稻分子育種和優良單倍型的精準利用提供依據。

調控廣東秈稻堊白的4個關鍵基因作用模式圖

綜上所述，該研究揭示了現代優質秈稻低堊白形成的遺傳基礎及其育種改良規律，為理解秈稻外觀品質提升的分子機制提供新的證據，也為優質稻分子育種和相關優良基因資源的高效利用提供重要理論依據。

作者簡介

廣東省農業科學院水稻研究所科研助理李日盛、馬雅美副研究員、聶帥博士、周靖波博士和華中農業大學碩士研究生曹蕓夢為該論文共同第一作者。廣東省農業科學院水稻研究所胡海飛副研究員、趙均良研究員、王重榮研究員及華南農業大學劉自強教授為共同通訊作者。相關工作得到廣東省重點研發計劃項目、國家自然科學基金等項目資助。