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根系解剖结构在水分和养分吸收中发挥着关键作用，并影响植物对非生物胁迫的适应能力。深入了解解剖性状的遗传控制机制，对于改良水稻这一世界一半人口的主粮作物具有重要意义。本研究对185份越南水稻地方品种材料的11项根系解剖性状进行了测定，并开展全基因组关联分析，以揭示这些性状背后的遗传结构。研究共鉴定出24个显著单核苷酸多态性位点（SNP），对应于19个数量性状位点（QTL），涉及根横截面积、皮层面积、后生木质部面积和理论轴向导度等性状。有趣的是，若干根系解剖性状与先前在同一越南水稻材料群体中测定并表征的根系构型性状存在相关性；此外，与解剖性状和抗旱相关性状相关的部分遗传区域发生了共定位。在这些QTL区域内鉴定出了一些可能参与根系发育和细胞壁模式形成的候选基因。特别是，与后生木质部面积相关的qRA10.1位点中的显著SNP会导致一个壁相关激酶（WAK）受体样蛋白激酶（OsWAK111）激酶结构域中的氨基酸发生改变。该蛋白含有一个能够结合果胶的胞外表皮生长因子（EGT）结构域，推测其可感知该组分的扰动，并在植物发育过程中影响细胞伸长。本研究揭示了水稻根系解剖结构遗传控制的关键决定因素，这些因素可用于增强水稻对干旱等非生物胁迫的耐受性。
根系解剖结构在水分和养分吸收过程中发挥着关键作用，并影响植物对非生物胁迫的适应性。深入理解解剖性状的遗传控制机制，对于改良水稻生产具有重要意义；水稻是全球约一半人口的主食作物。本研究测定了185份越南水稻地方品种材料的11项根系解剖性状，并开展全基因组关联分析，以揭示这些性状背后的遗传结构。研究共鉴定出24个显著的小核苷酸多态性位点（SNP），对应于19个数量性状位点（QTL），涉及根横截面积、皮层面积、后生木质部面积以及理论轴向导水率等性状。有趣的是，若干根系解剖性状与此前在同一越南水稻材料群体中测定并表征的根系构型性状存在相关性；此外，与根系解剖性状和耐旱相关性状关联的一些遗传区域发生了共定位。在这些QTL区域内，鉴定出一些可能参与根发育和细胞壁模式形成的候选基因。特别是，与后生木质部面积相关的qRA10.1中的显著SNP，会导致一种壁相关激酶（WAK）受体样蛋白激酶（OsWAK111）激酶结构域中的氨基酸发生改变。该蛋白含有一个胞外表皮生长因子（EGT）结构域，可结合果胶，并可能通过感知果胶组分的扰动来影响植物发育过程中的细胞伸长。本研究揭示了水稻根系解剖结构遗传控制的关键决定因素，这些发现可用于增强水稻对干旱等非生物胁迫的耐受性。
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关键词：水稻根系解剖结构 · 全基因组关联分析 · 数量性状位点 · 根系发育遗传学 · 抗旱性 · OsWAK111
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.13.758744v1?rss=1