米一般调节因子14h (GF14h) 对低温种子发芽的影响及其在育种中的应用

科学领域:

• 植物遗传学 植物遗传学
• 农作物科学 农作物科学
• 分子生物学分子生物学

背景情况:

• 在大米种植中直接播种需要具有强大的低温发芽 (LTG) 的品种,以便在寒冷的气候下成功建立.
• 移植是劳动密集型的,使直接播种成为米 (Oryza sativa) 生产的理想替代品.
• 识别控制LTG的遗传因素对于开发用于更广泛的地理种植的改良大米品种至关重要.

研究的目的:

• 确定大米中低温发芽 (LTG) 的遗传基础.
• 为了精确确定在阿罗斯达特拉大米品种中对增强LTG负责的特定基因.
• 评估已识别的基因在改善寒冷环境中直接播种的潜力.

主要方法:

• 定量特征定位 (QTL) -seq被用于识别LTG授予的QTL,称为qLTG11,在米品种Arroz da Terra.
• 精细地图将候选区域划定为52kb的间隔,从而确定了一般调节因子14h (GF14h) 基因.
• 基因功能通过近同位素线 (NILs) 的淘汰和过度表达实验以及通过分析日本大米加入中的等位基因变异来验证.

主要成果:

• 确定了定量特征位点 (QTL) qLTG11,并将其映射到一个52kb的间隔,其中包含一般调节因子14h (GF14h) 基因.
• GF14h的Arroz da Terra等位基因赋予了增强的低温发芽 (LTG),而像Hitomebore这样的日本品种由于删除而具有非功能性等位基因.
• 功能分析证实GF14h是LTG的致病基因;它的淘汰减少了LTG,而过度表达增强了它. 具有功能GF14h等位基因的NIL显示出优越的LTG.

结论:

• 一般调节因子14h (GF14h) 基因是qLTG11位点底层的因果基因,决定了大米的低温发芽 (LTG).
• 现代日本大米育种无意中选择了功能GF14h等位基因,在流行品种中减少了LTG.
• 来自Arroz da Terra的功能GF14h等位基因是开发适合在寒冷气候中直接播种的米品种的宝贵遗传资源.