JGG |水稻Hd1、Ghd7和DTH8基因响应光周期协同调控抽穗期和产量性状机制解析

发布者:生命科学在线下载发布时间:2022-03-08浏览次数:10

   抽穗期是决定水稻产量的重要农艺性状。光周期敏感性是决定抽穗期主要因素之一,古老水稻具有较强光周期敏感性,长日照下不抽穗,短日照下才开花结实。目前已鉴定多个调控水稻抽穗期基因,其中核心基因包括Hd1Ghd7DTH8OsPRR37。核心基因间不同的遗传及分子互作,产生长日照下协同抑制、短日照下竞争调控抽穗期的不同效应,但核心基因间协同作用的具体机制仍有待深入研究。

202234日,Journal of Genetics and Genomics5年影响因子:5.223)在线发表华南农业大学、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室刘耀光院士团队题为“Hd1, Ghd7, and DTH8 synergistically determine rice heading date and yield-related agronomic traits的研究论文。该研究揭示了水稻三个核心基因Hd1Ghd7DTH8间遗传互作、调控抽穗期机制及对水稻产量性状的影响。


该研究从具有较强光周期敏感性的杂交稻宁优1179后代群体,筛选鉴定到8种遗传背景(OsPRR37无功能)相同而Hd1Ghd7DTH8组合形式不同的纯合材料,系统研究不同日照长度下这三个基因控制抽穗期和产量性状的遗传及分子机制。研究发现Hd1单基因Hgd在长短日照下均促进抽穗。长日照下,Hd1与功能型Ghd7Ghd7-DTH8(HGd, HGD)协同负向调控Ehd1-Hd3a/RFT1通路,抑制抽穗;短日照下,Hd1与抽穗抑制子Ghd7DTH8Ghd7-DTH8竞争,促进抽穗。该研究证明Hd1的双重功能是水稻抽穗期响应光周期的关键。此外,单独携带Hd1的株系Hgd的株高和一级、二级枝梗数目显著降低,而携带Ghd7-DTH8的株系hGD的抽穗期延迟且产量性状提升。结合前期工作,该研究阐明不同遗传背景(OsPRR37有功能或无功能)下,核心基因Hd1Ghd7DTH8在长日照下协同抑制抽穗的遗传互作规律,为揭示水稻抽穗期光周期敏感性分子机理、指导不同地域最适抽穗期育种实践奠定重要基础。


Hd1Ghd7DTH8的不同组合对抽穗期和产量相关性状的作用与Hd1双重功能的模式图

AB人工短日(ASD)、自然短日(NSD)和人工长日(ALD)下8种纯合材料的抽穗期和感光指数;CNSD和自然长日(NLD)下7种纯合材料对农艺性状的贡献率;D长短日照下Hd1在长短日下调控抽穗期的双重功能。


   华南农业大学博士研究生孙康莉黄铭辉为该论文共同第一作者,郭晶心研究员和刘耀光院士为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、广东省基础与应用研究重大专项、岭南现代农业项目实验室等资助。