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与土壤酸度相关的铝（Al）、镉（Cd）和锰（Mn）毒害严重限制了旱地生态系统中水稻的生产力。为探究水稻适应酸性土壤相关金属胁迫的基因组学基础，我们开展了整合的元QTL（M-QTL）与功能基因组学分析。对来自53项QTL定位和GWAS研究的681个QTL和MTA进行元分析后，鉴定出79个稳健的M-QTL，其中包括10个与Al、Cd和Mn响应性性状相关的重叠区域。基于位置重叠、转录组重复性和功能注释构建的多准则优先筛选框架，鉴定出98个候选基因，这些基因显著富集于离子转运、解毒和氧化还原调控通路。M-QTL10.9表现为一个主要热点区域，富含谷胱甘肽S-转移酶基因，而M-QTL9.5则包含与Al和Cd响应相关的优先候选基因最高密度。对对比性水稻基因型Sahasarang和IR64进行的比较生理与生化分析表明，在单一及复合金属胁迫下，两种基因型在抗氧化响应、金属分配、代谢调控和细胞壁重塑方面存在基因型依赖性差异。对优先候选基因（包括OsACO家族基因、OsZIP10和OsGSTU10）的表达谱分析进一步揭示了其在复合胁迫下存在基因型依赖性的转录分化。Al、Cd和Mn数据集中重叠M-QTL的鉴定表明，水稻对酸性土壤相关金属胁迫的适应响应同时具有共享性和胁迫特异性。
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整合基因组学揭示了水稻中酸性土壤相关金属毒性背后共享性与胁迫特异性的适应通路
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Sandeep Jaiswal，
Anita Kumari，
Binay K Singh，
Kuldeep Kumar，
Saurav Kumar，
Santosh Kumar，
Simardeep Kaur，
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Pankaj Baiswar，
Alka Bharati，
Manjeet Talukdar，
Sanjay Behera
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.05.31.729167
Sandeep Jaiswal
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Nitish Ranjan Prakash
6
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Pankaj Baiswar
1
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Alka Bharati
1
ICAR 东北丘陵地区研究综合体；
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Manjeet Talukdar
1
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酸性土壤相关的铝（Al）、镉（Cd）和锰（Mn）毒害严重限制了旱地生态系统中水稻的生产力。为探究水稻对酸性土壤相关金属胁迫适应的基因组学基础，我们开展了整合的元 QTL（M-QTL）与功能基因组学分析。对来自 53 项 QTL 定位和 GWAS 研究的 681 个 QTL 和 MTA 进行元分析后，鉴定出 79 个稳健的 M-QTL，其中包括 10 个与 Al、Cd 和 Mn 响应性性状相关的重叠区域。基于多标准优先排序框架，筛选出 98 个候选基因，这些基因得到位置重叠、转录组重复出现和功能注释的支持，并显著富集于离子转运、解毒和氧化还原调控通路。M-QTL10.9 显现为一个主要热点区域，富含谷胱甘肽 S-转移酶基因；而 M-QTL9.5 含有最高密度的优先候选基因，这些基因与 Al 和 Cd 响应相关。对对比鲜明的水稻基因型 Sahasarang 和 IR64 进行比较生理与生化分析表明，在单一及复合金属胁迫下，两种基因型在抗氧化响应、金属分配、代谢调控和细胞壁重塑方面表现出基因型依赖性差异。对优先候选基因（包括 OsACO 家族基因、OsZIP10 和 OsGSTU10）进行表达谱分析进一步揭示了这些基因在复合胁迫下的基因型依赖性转录分化。Al、Cd 和 Mn 数据集中重叠 M-QTL 的鉴定表明，水稻对酸性土壤相关金属胁迫的适应响应既具有共享性，也具有胁迫特异性。
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Pankaj Baiswar，
Alka Bharati，
Manjeet Talukdar，
Sanjay Behera
bioRxiv
2026.05.31.729167；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.05.31.729167
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Alka Bharati，
Manjeet Talukdar，
Sanjay Behera
bioRxiv
2026.05.31.729167；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.05.31.729167
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.31.729167v1?rss=1
🏷️ 水稻 酸性土壤金属毒性 元QTL分析 GWAS 离子转运 抗氧化应答