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生殖期干旱会扰乱水稻（Oryza sativa）旗叶的代谢，限制光合产物向发育中籽粒的转运，从而降低籽粒产量（GY）。这种响应的自然变异与籽粒产量之间的关系仍知之甚少。本研究在田间良好供水（WW）和生殖期水分受限（WL）条件下，对271份籼稻种质资源的旗叶开展非靶向代谢组学分析，并对89种已注释极性代谢物进行全基因组关联分析。共鉴定出180个代谢物数量性状位点（mQTL）：其中93个仅在WL条件下检测到，68个仅在WW条件下检测到，19个在两种条件下均检测到，表明其遗传调控主要依赖于胁迫条件。对籽粒产量本身进行定位仅检测到4个边际显著的QTL，且均未与mQTL重叠。研究鉴定出4个mQTL高密度区域（HDR）：HDR1-1仅在WW条件下检测到，主要与棉子糖家族寡糖相关；HDR1-2、HDR4和HDR11仅在WL条件下检测到，主要与三羧酸循环中间体和氨基酸相关。在校正遗传亲缘关系后，与在两个位点均携带不利单倍型的种质资源相比，同时在HDR1-2和HDR4携带有利单倍型的种质资源在WL条件下的产量高21.5%，因胁迫造成的籽粒产量损失少11.4个百分点。仅在其中一个位点携带有利单倍型的种质资源，其产量损失也表现出相近程度的降低。利用单倍型指导的变异检测，并以水稻3000份基因组计划（3,000 Rice Genomes Project）群体为参照，在候选基因中鉴定出具有重大影响的变异，包括HDR1-2处的一个多酚氧化酶基因和HDR4处的串联细胞色素P450基因。这些代谢层面定义的枢纽位点有望成为培育抗旱水稻的目标。
生殖生长期干旱会扰乱水稻（Oryza sativa）剑叶的代谢，限制光合产物向发育中籽粒的转运，并降低籽粒产量（GY）。这种响应的自然变异与GY之间的关系仍缺乏深入认识。本研究在正常供水（WW）和生殖生长期水分受限（WL）田间条件下，对271份籼稻种质的剑叶开展非靶向代谢组学分析，并针对89种已注释的极性代谢物进行全基因组关联研究。共鉴定出180个代谢物数量性状位点（mQTL）：其中93个仅在WL条件下检测到，68个仅在WW条件下检测到，19个在两种条件下均检测到，表明其遗传调控总体上主要依赖于胁迫条件；对GY本身进行定位仅检测到4个边缘显著QTL，且均未与mQTL重叠。研究鉴定出4个mQTL高密度区域（HDR）：HDR1-1仅在WW条件下检测到，且主要与棉子糖家族寡糖相关；HDR1-2、HDR4和HDR11仅在WL条件下检测到，且主要与三羧酸循环中间产物和氨基酸相关。在校正遗传相关性后，与在两个位点均携带不利单倍型的种质相比，同时在HDR1-2和HDR4携带有利单倍型的种质在WL条件下的产量高21.5%，因胁迫导致的GY损失少11.4个百分点。仅在其中一个位点携带有利单倍型的种质也表现出相近幅度的产量损失降低。以单倍型为依据，利用“3000份水稻基因组计划”群体进行变异检测，在候选基因中鉴定出具有重大影响的变异，包括HDR1-2区域的一个多酚氧化酶基因和HDR4区域的串联细胞色素P450基因。这些枢纽位点是培育抗旱水稻时具有应用前景的、由代谢特征界定的育种靶标。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.28.754946v1?rss=1
🏷️ 水稻抗旱 代谢组学 全基因组关联分析 代谢QTL 籽粒产量稳定性 有利单倍型