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水稻(Oryza sativa L.)是世界上重要的口粮作物之一,我国约60%以上的人口都以稻米为主食。抽穗期(Heading date,HD)是水稻重要的农艺性状之一,对品种的高产稳产起着重要的作用,关系到全世界人口的粮食安全。精确控制抽穗期是水稻繁殖成功的关键,是重要的育种目标之一。基于分子标记辅助选择(Maker-Assisted Selection,MAS)发展起来的染色体单片段代换系(Single Segment Substitution Line,SSSL)是一种新型的次级群体,是研究基因变异以及上位性分析的理想实验材料。本实验研究主要包括以下三个方面的内容:1.利用本实验室建立的水稻单片段代换系,研究其代换片段上的抽穗期等位基因的遗传分化及表达;2.利用本实验室建立的以华粳籼74(Huajingxian74,HJX74)为遗传背景,Lemont为供体的单片段代换系W23-03-08-9-1(编号WY70)为材料,进行水稻抽穗期QTL qHD3的多效性分析;3.通过WY70与HJX74的转录组测序分析,预测水稻抽穗期基因。利用4个代换片段来源不同的单片段代换系和受体亲本HJX74为实验材料,结合2018、2019年田间的抽穗期表型性状之间的差异,对代换片段上的抽穗期等位基因的变异进行了研究,包括抽穗期表型性状、CDS序列、氨基酸序列、氨基酸疏水性、氨基酸理化性质。这4个单片段代换系为:WY18(W06-15-18-3-11)、WY24(W08-16-3-2)、WY26(W11-15-7-1-1)、WY70(W23-03-08-9-1)。在HJX74的遗传背景下,带有水稻抽穗期QTL qHD3的单片段代换系WY70不仅表现为极早熟,同时还具有粒长变长、千粒重降低的效应。WY70代换片段W23-03-08-9-1上包含一个已知的抽穗期QTL qHD3和控制水稻粒长粒重的主效性基因GS3。初步验证qHD3定位区间内OsMADS50参与Ehd1-Hd3a/RFT1开花调控通路调节水稻抽穗。同时,GS3的高表达而使水稻种子粒长增长、千粒重降低。利用RNA-seq技术对HJX74和W23-03-08-9-1的不同时期叶片进行转录组测序,进行差异基因分析。通过对WY70和HJX74表达谱的分析,结合已克隆的抽穗期相关基因以及50个水稻抽穗期QTL信息,我们筛选出15个与抽穗期相关的差异基因。我们进一步对15个差异基因进行了qRt-PCR分析,与HJX74相比,WY70中LOC_Os02g14990、LOC_Os02g15120、LOC_Os06g35850、LOC_Os07g41370、LOC_Os07g42610、LOC_Os08g41960、LOC_Os10g42850、LOC_Os11g02670、LOC_Os11g45850的表达水平明显升高;相反,LOC_Os02g36924、LOC_Os04g31804、LOC_Os06g40330的表达水平明显被抑制,表明OsMADS50是他们的上游调节基因。LOC_Os05g50350、LOC_Os07g43580、LOC_Os11g45740则无明显变化,表明OsMADS50处于其下游或与之平行。这15个抽穗期差异基因,丰富了水稻抽穗期基因数据库。