水稻抗倒伏候选基因的鉴定与功能分析

为进一步挖掘控制水稻抗倒伏的基因,以524份水稻种质资源为材料,采用GWAS(genome-wide association analysis)鉴定与抗倒伏性状显著关联的位点qRLG7,通过基因表达水平分析和候选基因关联分析确定调控水稻抗倒伏性的候选基因,在分析候选基因的表达特征和启动子区自然变异基础上利用CRISPR-Cas9技术构建2个候选基因的突变体家系,考察转基因材料的抗倒伏性状。结果显示,编码肌醇-1-单磷酸酶的2个串联排列基因LOC_Os07g37220和LOC_Os07g37230在离茎秆基部5 cm节间中的表达量显著高于其余候选基因,而且这2个候选基因的表达量在极端抗倒伏和易倒伏2组材料中存在极显著差异;通过候选基因关联分析发现这2个基因启动子区的SNP与离基部5 cm茎秆直径(CD5)的表型值显著关联,且基于显著关联SNP的2种单倍型的CD5表型值存在显著差异,这2个候选基因的2种单倍型启动子活性检测结果也表明2种单倍型之间存在极显著差异;2个基因的功能缺失突变体植株在基部节间抗折力、茎秆厚度、茎秆直径以及株高和穗质量等性状方面与野生型对照存在显著差异。结果表明,候选基因LOC_Os07g37220和LOC_Os07g37230具有一定的抗倒伏功能。