聚合穗部避热性与籽粒层面耐热性可改善水稻在高温灌浆条件下的稻米外观品质

灌浆期间的高温会增加水稻籽粒的垩白程度，并在气候变暖背景下恶化籽粒外观品质。尽管已鉴定出若干可降低垩白的位点，但将籽粒水平的耐热性与穗水平的避热性相结合的育种策略仍然有限。本文对SL2033进行了表征；该材料为一条染色体片段置换系，在第10染色体上携带一段较长的来源于IR64的片段。同时，我们评估了第10染色体片段与糙米外观品质1（Appearance quality of brown rice 1，Apq1）的组合效应。Apq1是一个与降低高温诱导垩白相关、并在籽粒水平发挥作用的数量性状位点。与其轮回亲本越光（Koshihikari）相比，SL2033具有更长的剑叶、改变的垂直株型结构以及更低的穗部温度。两种基因型的总淀粉和蛋白质含量相当，而对发育中胚乳进行的RNA测序分析则鉴定出与热响应、胁迫响应及细胞壁相关转录本的特异性差异。 在为期两年的田间试验中，于灌浆条件更为炎热的年份，同时聚合SL2033来源片段和Apq1的聚合系表现出最高比例的完整粒，以及多种类型垩白籽粒最低的发生频率，且未检测到产量损失。该聚合系兼具SL2033中较长的剑叶特征和Apq1近等基因系中较短的穗抽出长度特征，并且在所测试基因型中具有最低的穗部温度。利用无人机开展的时间序列成像还检测到不同基因型在灌浆早期株高上的差异，支持这些品系在植株发育时间动态上存在不同模式。 这些发现表明，聚合赋予穗水平和籽粒水平耐热性的遗传位点，是在高温田间条件下改良水稻籽粒外观品质的一种有前景的策略，而此类高温条件正变得愈发普遍。

灌浆期高温会在气候变暖背景下增加水稻籽粒的垩白发生，并恶化稻米外观品质。尽管已有若干可降低垩白的位点被鉴定出来，但将籽粒水平的耐热性与穗水平的避热性相结合的育种策略仍然有限。本文对SL2033进行了表征。SL2033是一条染色体片段置换系，携带来源于IR64的位于第10染色体上的长片段；同时评估了该第10染色体片段与糙米外观品质1（Appearance quality of brown rice 1，Apq1）的组合效应。Apq1是一个与降低热诱导垩白相关、在籽粒水平发挥作用的数量性状位点。与其轮回亲本越光相比，SL2033具有更长的剑叶、改变的垂直株型以及更低的穗温。两种基因型的总淀粉和蛋白质含量相当，而对发育中胚乳的RNA测序分析鉴定出与热、胁迫和细胞壁相关转录本的特异性差异。在为期两年的田间试验中，结合了源自SL2033的染色体片段与Apq1的聚合系，在灌浆条件更热的年份表现出最高比例的完整粒以及多种垩白籽粒类型的最低发生频率，且未检测到产量惩罚。该聚合系兼具SL2033所表现的较长剑叶，以及Apq1近等基因系所表现的较短穗抽出长度，并且在所测试基因型中具有最低的穗温。利用无人机进行的时间序列成像还检测到不同基因型在灌浆早期株高方面存在差异，支持各品系之间植物发育时间进程具有不同模式。上述结果表明，在高温田间条件日益普遍的背景下，聚合赋予穗水平和籽粒水平耐热性的遗传位点，是改良水稻籽粒外观品质的一种有前景的策略。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.20.745907v1?rss=1

🏷️ 水稻 高温胁迫 籽粒垩白 QTL聚合 耐热育种 RNA测序