JGG | 广东农科院水稻所/华南农大等合作揭示籼稻低垩白形成的遗传基础

水稻是全球最重要的粮食作物之一，稻米品质改良对保障粮食安全、满足日益增长的消费需求具有重要意义。垩白是影响稻米外观品质与市场价值的重要性状，高垩白会显著降低稻米的透明度和商品价值。与研究较为深入的粳稻相比，籼稻垩白性状改良的遗传基础仍有待系统解析。广东现代优质籼稻具有籽粒细长、外观通透、垩白度低等优良特性，是开展籼稻品质遗传改良研究的重要材料。

近日，广东省农业科学院水稻研究所与华南农业大学等单位合作在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为Population genomics reveals selection signatures and favorable haplotypes for low chalkiness in indica rice的研究论文。该研究以广东籼稻为研究对象，系统解析了籼稻低垩白性状形成的遗传基础，揭示了育种过程中Wx、Chalk5、OsDER1和OsATG8b优良单倍型逐步聚合与固定的规律，为优质稻分子育种提供理论依据。

该研究基于2022年和2023年广州晚季稻米垩白表型数据，对154份广东籼稻和229份国际籼稻材料进行比较分析。结果表明，广东籼稻整体垩白度更低、籽粒更细长、外观品质更优。结合群体遗传、单倍型分析和胚乳表达数据，该研究从已报道的150个垩白相关基因中筛选出4个关键基因(Wx、Chalk5、OsDER1和OsATG8b)，这些基因在广东籼稻遗传改良过程中呈现显著选择信号，其优良单倍型在广东籼稻中显著富集，并与低垩白性状密切相关。这一规律在菲律宾种植的3K水稻材料中得到进一步验证。对黄华占系谱中这4个基因的单倍型变化规律进行分析后发现，现代优质籼稻的低垩白性状并非由单个基因决定，而是多个有利单倍型在长期育种中逐步聚合与固定的结果。同时，这些优良单倍型已广泛分布于广西、福建、江西、安徽和湖北等地的现代优质籼稻品种中，表明其已在南方稻区育种中得到持续利用。此外，机器学习驱动的基因组预测结果表明，这些关键位点能够较准确预测垩白性状，为优质籼稻分子育种和优良单倍型的精准利用提供依据。

调控广东籼稻垩白的4个关键基因作用模式图

综上所述，该研究揭示了现代优质籼稻低垩白形成的遗传基础及其育种改良规律，为理解籼稻外观品质提升的分子机制提供新的证据，也为优质稻分子育种和相关优良基因资源的高效利用提供重要理论依据。

作者简介

广东省农业科学院水稻研究所科研助理李日盛、马雅美副研究员、聂帅博士、周靖波博士和华中农业大学硕士研究生曹芸梦为该论文共同第一作者。广东省农业科学院水稻研究所胡海飞副研究员、赵均良研究员、王重荣研究员及华南农业大学刘自强教授为共同通讯作者。相关工作得到广东省重点研发计划项目、国家自然科学基金等项目资助。