随着黑米食用价值和医用价值的发现,黑米越来越受到人们的喜爱和关注。但是由于其产量不高,种植也不广泛,致使它的推广和发展受到了严重抑制。对于黑色种皮形成机制的遗传学研究将有助于促进对于黑色种皮大米的生产和应用,为培育优质高产的黑米品种奠定坚实的理论基础。目前已有很多关于水稻种皮颜色遗传机制的报道,研究人员认为种皮颜色可能受一对、两对甚至多对基因控制,就它真正的遗传机制目前还没有一个统一的说法。本研究以具有黑色种皮的‘甜黑米’为研究材料,旨在通过图位克隆的方法获得控制黑色种皮合成的基因。水稻种皮是由子房壁发育而来,因此种皮的性状由母本的基因型决定。当以‘甜黑米’为母本,培矮64和日本晴分别为父本进行杂交,所获得的F1种子种皮均表现出黑色,并且在F2：3种子中发生分离,其中有色与无色的分离比为3：1。这表明黑色种皮性状受一对显性基因控制。运用甜黑米/培矮64的F2群体,通过图位克隆的方法将控制黑色种皮的基因初步定位于第4染色体的标记RM252与RM317之间,两者遗传距离为19.3cM。在此区段内进一步开发高密度的分子标记,最终将该基因精细定位于InDe1标记Ind4-18和M14之间42kb的范围内。基因预测结果显示,这一区间内共有7个候选基因,其中一个注释为与花青素合成相关的Ra基因,该基因与玉米中的Lc基因同源。对‘甜黑米’及一系列黑米及白米材料中的Ra基因进行了基因序列分析,发现白米较黑米而言,在预测的第7外显子处存在2bp的GT插入,这将导致白米中Ra基因翻译时发生移码,产生截短的蛋白。Ra基因编码一个Myc类的bHLH转录因子。转录水平的分析表明该基因主要在糙米中表达,随着胚乳的发育,表达量呈先增加后下降的趋势,在抽穗后第12天的糙米中表达量最显著。通过基因的功能互补验证我们已经初步证实Ra基因参与调控水稻种皮中花青素的合成,显性Ra基因能够弥补白米品种日本晴糊粉层的色素沉积缺陷,形成花青素沉积。