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生长素调控因子OsGRF4协同调控水稻粒形和稻瘟病抗性

Auxin Regulator OsGRF4 Simultaneously Regulates Rice Grain Shape and Blast Resistance

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[目的]水稻粒形为多基因控制的复杂数量性状,同时影响稻谷产量和稻米外观及碾磨品质,挖掘粒形相关基因并解析其遗传机制,对于水稻高产和优质品种选育具有重要意义.[方法]以前期利用大粒籼稻品种特大籼(TDX)为供体亲本、小粒粳稻品种日本晴(Nipponbare,NPB)为轮回亲本获得的一个大粒近等基因系,在水稻第2染色体上初定位粒形调控基因GS2.2(grain size 2.2)的基础上,对GS2.2基因进行了精细定位和候选功能基因的克隆鉴定.[结果]利用BC4F2群体中2887份极小粒单株及该群体中70份基因型杂合的大粒单株自交获得的BC4F3群体,将GS2.2基因精细定位在2M-7-1与2M-9之间的160.6 kb的区间内.该区间编码18个基因开放阅读框(ORF1-18).测序发现ORF18基因在大粒近等基因系与小粒日本晴等位基因间存在5个SNP差异,ORF18编码生长素调控因子蛋白OsGRF4.采用CRISPR/Cas9基因编辑技术对大粒近等基因系中ORF18进行敲除,发现ORF18敲除株系粒长变短,证实ORF18是GS2.2的功能基因.进一步对ORF18大粒近等基因系和基因编辑敲除株系进行稻瘟菌室内离体和病圃接种鉴定,发现ORF18大粒近等基因系稻瘟病抗性增强,而基因编辑敲除株系稻瘟病抗性减弱,表明ORF18正调控水稻稻瘟病抗性.[结论]本研究发现的生长素调控因子OsGRF4协同调控水稻粒形和稻瘟病抗性,为协调水稻高产和抗性育种提供了重要的基因资源.

曹煜东、肖湘谊、叶乃忠、丁晓雯、易晓璇、刘金灵、肖应辉

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湖南农业大学 农学院/水稻油菜抗病育种湖南省重点实验室, 长沙 410128

水稻 粒形性状 GS2.2 OsGRF4 稻瘟病抗性

国家重点研发计划资助项目

2016YFD0101100

2021

10.16819/j.1001-7216.2021.210206

中国水稻科学
中国水稻研究所

中国水稻科学

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.775
ISSN：1001-7216
年,卷(期)：2021.35(6)
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