水稻作为我国最重要的粮食作物,稻米的产量高低及品质优劣和农民的收入及人们的生活水平息息相关。矮杆育种和杂种优势的利用使我国水稻产量有了两次大的飞跃,为解决我国的粮食问题作出了巨大贡献。近年来,随着生活水平的提高,人们对稻米品质的要求也越来越高。水稻的品质和产量除了受遗传控制外,还受其他外界因素的影响,如光照、温度、湿度、栽培条件等等。围绕着水稻对外界环境因子(例如光、温)响应机制的研究及稻米品质的改良两方面,本论文开展了以下研究。1、水稻MYB类转录因子作为最大的转录因子家族广泛参与了植物体内细胞周期、胁迫响应、次生代谢等生理过程。我们通过筛选灌浆期高温响应的转录因子,分离到受高温抑制的MYB类转录因子OsMYB3。qRT-PCR结果显示:OsMYB3除了在幼苗期和未成熟种子中有较高的表达量外,在萌发的种子中表达最高。进一步研究结果显示,OsMYB3表达明显受节律调控,凌晨4点表达量最高,下午4点表达量至低谷。表达量最高和最低的差异超过70倍。该基因和节律基因OsCCA1同属于MYB-related家族,表明该基因可能参与植物的节律调节。除受高温抑制外,该基因的表达还受低温和盐胁迫的诱导,表明该基因可能也参与了对非生物逆境胁迫的响应。PlantCARE网站的启动子顺式元件分析结果显示,OsMYB3启动子上游存在多个光周期、热响应及低温响应元件,表明该基因可能同时参与水稻的光温响应。通过分子生物学技术,目前已创制获得该基因的RNAi,超表达及CRISPR/Cas9定点敲除突变体材料,为后续研究基因功能提供了坚实的材料基础。2、利用分子标记辅助选择改良“浙恢7954”的稻米品质。“浙恢7954”是浙江省第一个获得国家植物新品种保护的品系,也是杂交稻育种中难得的恢复力强、配合力高、综合性状优异的恢复系。由其选配出籼粳亚种间超高产杂交水稻组合Ⅱ优7954,克服了籼粳杂种优势利用中杂种结实率偏低和充实度较差的难题,在全国得到了广泛的推广应用。米质经农业部鉴定,糙米率,精米率,碱消值三项指标达优质米一级标准,然而直链淀粉含量仅达优质米二级标准。“浙恢7954”直链淀粉含量约为25%,偏高,因而食味品质较差。多年来,通过传统育种手段改良该品种的稻米品质,收效甚微。稻米直链淀粉含量基本受Wx基因控制,通过测序发现“浙恢7954”Wx基因型为高直连淀粉的TT型,而低直连淀粉品种Wx基因型为GG型。本项目利用存在于不同Wx基因型第一内含子剪切处PCR-AccⅠ的分子标记,以综合性状优异,且直链淀粉含量中低的“93-11”(Wx基因型为GG)为供体亲本,“浙恢7954”为轮回亲本,借助分子标记辅助选择技术,通过杂交和多代回交,获得了直链淀粉含量中等,食味品质明显提升,而其他农艺性状基本与“浙恢7954”无异的材料L2和L9,表明只要通过替换Wx基因就能改善“浙恢7954”的稻米品质,这为改善稻米品质提供了新的思路和解决途径。SNP分型结果显示除控制直链淀粉含量的主效位点Wx位点外,L2和L9在“浙恢7954”背景下导入的93-11片段均不到7%。这些中间材料的获得,为高产优质的杂交稻亲本及其杂交组合选育提供了极好的基础。