维生素E(VE)是稻米营养品质的重要指标.水稻(Oryza sativa)是我国种植最广泛的粮食作物,增加其籽粒的VE含量是实现国民营养强化的一条便捷有效的途径.该研究以籼稻华占(HZ)为父本,粳稻热研2号(Nekken2)为母本,构建120个重组自交系(RILs)群体.采用高效液相色谱法(HPLC)对RILs群体的VE各组分含量进行测定,并基于构建的高密度分子遗传图谱进行QTL定位,谱系分析后挖掘到122个VE总量和分量相关QTLs,分布在12条染色体上.其中qT3α/to2-1的LOD值高达10.32,qT3α2-1的LOD值高达9.91,另有多个控制各异构体含量的主效QTLs,且区间内包含OsGGR1、OsGGR2、OsTC及OsyTMT等VE生物合成基因.通过qRT-PCR检测亲本中VE合成基因的表达量,发现在华占中候选基因的表达量均极显著高于热研2号,推测这些基因的高表达是华占生育酚及生育三烯酚含量高于热研2号的原因.研究挖掘到的QTL数 目较多,LOD值也较大,为进一步筛选和培育高VE含量的水稻新品种奠定了分子基础,同时为揭示水稻VE生物合成的分子调控机制提供了重要基因资源.

叶色突变体往往伴随着叶绿素含量变化及叶绿体结构异常,是研究叶绿体发育与光合作用相关基因功能的重要材料.该研究通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼稻(Oryza sativa subsp.indica)品种华占(HZ)获得黄绿叶突变体,将其命名为ygl18(yellow-green leaf 18).与野生型相比,黄绿叶突变体ygl18自三叶期起叶片开始变黄且程度不断加深,同时伴随着光合速率与叶绿素含量下降,且结实率、千粒重及有效穗数均显著降低.透射电镜观察结果显示,ygl18的叶绿体结构紊乱,基质片层疏松,发育受到抑制,与叶片出现黄绿色表型一致.遗传分析表明,ygl18突变性状受1对隐性等位核基因控制,这对等位基因位于水稻第3号染色体长臂标记InDel2和InDel3之间115.2 kb范围内.进一步研究发现该突变体表型是编码铁氧还蛋白FdC2的基因LOC_Os03g48040的5'UTR发生突变所致.通过CRISPR转基因实验验证了该基因对表型的控制作用.研究结果揭示了叶色调控网络的遗传基础,可为今后选育高光效水稻品种提供新线索.

Xanthine dehydrogenase, a member of the molybdenum enzyme family, participates in purine metabolism and catalyzes the generation of ureides from xanthine and hypoxanthine. However, the mechanisms by which xanthine dehydrogenase affects rice growth and development are poorly understood. In the present study, we identified a mutant with early leaf senescence and reduced tillering that we named early senescence and less-tillering 1 (esl1). Map-based cloning revealed that ESL1 encodes a xanthine dehydrogenase, and it was expressed in all tissues. Chlorophyll content was reduced and chloroplast maldevelopment was severe in the esl1 mutant. Mutation of ESL1 led to decreases in allantoin, allantoate, and ABA contents. Further analysis revealed that the accumulation of reactive oxygen species in esl1 resulted in decreased photosynthesis and impaired chloroplast development, along with increased sensitivity to abscisic acid and abiotic stresses. Ttranscriptome analysis showed that the ESL1 mutation altered the expression of genes involved in the photosynthesis process and reactive oxygen species metabolism. Our results suggest that ESL1 is involved in purine metabolism and the induction of leaf senescence. These findings reveal novel molecular mechanisms of ESL1 gene-mediated plant growth and leaf senescence.

为探究叶片水势（LWP）相关基因在水稻（Oryzasativa）抗旱中的作用及其遗传机制,以热研2号（Nekken2）和华占（HZ）为亲本以及构建的120个重组自交系（RILs）群体为实验材料,对水稻分蘖期叶片水势进行检测,并利用前期基于高通量测序构建的分子遗传连锁图谱进行数量性状基因座（QTL）分析。结果表明,共检测到5个与水稻分蘖期叶片水势相关的QTLs,分别位于第2、 3、 4、 11和12号染色体上,LOD值均达2.5以上,其中位于4号染色体物理距离24 066 261–30 847 136 bp内QTL的LOD值高达5.15。对这些QTL区间内与水势相关的候选基因进行定量分析,发现LOC O s02g56630、LOC O s02g57720、LOC O s02g57580、LOC O s04g43730、LOC O s04g46490、LOC O s04g44570和LOC O s04g44060这7个基因在双亲间表达量差异显著。位于4号染色体QTL区间内LOC O s04g46490基因的表达在两亲本间存在显著差异。对基因LOC O s04g46490进行测序分析,发现该基因在两亲本间共存在6处差异,从而导致氨基酸序列的改变。通过QTL挖掘及相关基因表达分析,发现这些基因与水稻叶片水势调控相关,可能间接影响水稻的抗旱性。检测到的QTL位点对水势相关基因精细定位和克隆具有重要参考价值,有助于进一步理解水稻叶片水势的遗传基础,并为培育耐旱水稻新品种提供有利的基因资源。