中国水稻科学

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1. 水稻光周期调控开花的研究进展

王玉博, 王悦, 刘雄, 唐文帮

中国水稻科学 2021, 35 (3): 207-224. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2021.0514

摘要（1840）

HTML （1075380387）

PDF （1690KB）（3286）

水稻抽穗期作为重要的农艺性状,由自身遗传因素和环境因素共同决定,对品种生态适应区域和产量因子均有较大影响。过去的二十年里,从叶片的日长识别到茎尖分生组织的成花激活,水稻光周期诱导抽穗开花分子调控机理已取得较大进展,分离并克隆大量与成花相关的调控基因,并整合到光周期调控分子网络中。当植物处于有利条件时,该网络激活成花调控基因,促进成花素表达,将成花素运输至顶端分生组织,从而驱动分生组织细胞发育,最终成花。本文以拟南芥为对照参考,对水稻光周期调控网络及由低纬度地区向高纬度地区扩展遗传变异进行讨论,以期为生态型品种培育和光周期调控成花分子机理研究提供参考。

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2. 水稻对盐胁迫的响应及耐盐机理研究进展

王洋, 张瑞, 刘永昊, 李荣凯, 葛建飞, 邓仕文, 张徐彬, 陈英龙, 韦还和, 戴其根

中国水稻科学 2022, 36 (2): 105-117. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210609

摘要（1709）

HTML （2042185989）

PDF （28738KB）（1496）

我国土壤盐渍化问题日趋严重,在耕地红线内的盐碱地约有9.3×10⁶hm²,盐胁迫是制约粮食生产的主要非生物胁迫因子之一。水稻是盐碱地改良的先锋作物,全面深入了解水稻对盐胁迫的响应,对盐碱地水稻生产具有重要意义。本文概述了盐胁迫对水稻生长发育、产量和品质形成的影响;从渗透调节、离子平衡等生理层面以及基因层面阐述盐胁迫影响水稻生长发育的生理机制;总结了减轻水稻盐胁迫的调控措施;对今后深入开展水稻盐逆境的研究进行展望并提出建议。

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3. 稻田甲烷排放的微生物学机理及节水栽培对甲烷排放的影响

余锋, 李思宇, 邱园园, 卓鑫鑫, 黄健, 汪浩, 朱安, 刘昆, 刘立军

中国水稻科学 2022, 36 (1): 1-12. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.201202

摘要（1104）

HTML （1304510557）

PDF （472KB）（807）

全球变暖是当前亟需解决的环境问题之一。甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体,其中稻田甲烷排放约占全球甲烷排放的10%~30%。稻田甲烷的产生与氧化是决定稻田甲烷排放的关键,其过程是在相关微生物参与下完成的,受多种环境条件影响。水分管理直接影响稻田土壤的通气状况,并对土壤微生物活动产生影响,从而直接或间接影响稻田甲烷的产生与排放。本文综述了稻田甲烷产生与排放的微生物学机理,并总结了干湿交替灌溉等常用节水栽培方式对稻田甲烷排放的影响。同时提出未来研究的重点方向。

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4. 水稻碱性亮氨酸拉链(bZIP)蛋白家族功能研究进展

韩聪, 何禹畅, 吴丽娟, 郏丽丽, 王磊, 鄂志国

中国水稻科学 2023, 37 (4): 436-448. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.221018

摘要（1027）

HTML （37）

PDF （1407KB）（547）

碱性亮氨酸拉链（basic leucine zipper, bZIP）是一类重要的转录调控因子，广泛存在于真核生物中，因含有高度保守的bZIP结构域而得名。bZIP结构域由紧密相邻的碱性区域和亮氨酸拉链区域两部分组成。粳稻基因组中注释有89个bZIP基因，其中45个已得到功能验证，它们参与调节水稻生长发育、生物与非生物胁迫应答，包括种子休眠和萌发、成花转变、光形态建成，以及胁迫和激素信号通路等。

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5. 水稻镉吸收及其在各器官间转运积累的研究进展

方波, 肖腾伟, 苏娜娜, 夏妍, 沈振国, 崔瑾

中国水稻科学 2021, 35 (3): 225-237. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2021.0719

摘要（958）

HTML （67657957）

PDF （29799KB）（1119）

随着土壤和大气沉降物中重金属污染的问题日益严峻,农作物重金属超标时有发生。土壤中的重金属难以降解,容易被植物根部吸收,在作物中积累;大气中的重金属沉降到叶片上,通过叶片吸收进入作物中,最终通过食物链被人类食用,危害人体健康。水稻是我国最重要的粮食作物,大米中存在镉超标问题。镉(Cd)是水稻的非必需元素,主要借助其他金属离子通道蛋白进入水稻根细胞,还可以通过叶片角质层的吸附内化和气孔的渗透作用进入水稻叶片。Cd依赖其他金属离子的转运体在水稻体内运输,Cd从土壤中吸收和植物内部的分配是一个动态过程,通过根吸收转运蛋白、根-地上部转运(木质部转运)和韧皮部的源-库转运(包括种子装载)驱动,实现器官间的转运分配。本文综述了水稻Cd的吸收与转运、器官间Cd的运输分配以及Cd向籽粒转运积累,以期为减少水稻籽粒中Cd含量的研究和解决我国南方部分种植地区Cd污染问题提供一些参考。

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6. 水稻胚乳发育遗传调控的研究进展

张娟, 牛百晓, 鄂志国, 陈忱

中国水稻科学 2021, 35 (4): 326-341. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2021.210307

摘要（831）

HTML （1762691114）

PDF （11529KB）（1420）

胚乳是被子植物双受精产物之一,为种子发育提供营养;同时,水稻胚乳也是人类口粮的重要来源。胚乳组织约占水稻种子干质量的70%以上,其发育直接影响稻米产量和品质。目前我们对水稻胚乳发育调控的分子机制有了较为深入的认识,克隆了一些重要基因,同时发现表观遗传调控在胚乳发育中也发挥重要作用。本文主要以水稻为例,同时穿插拟南芥和玉米等植物的相关研究进展,系统总结了胚乳细胞化、糊粉层细胞分化、储藏物质积累等胚乳发育重要生物学事件的遗传调控机制。最后我们也指出了关于胚乳发育过程中有待进一步深入研究的科学问题,以期能为今后相关研究提供一些思路。

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7. 稻米香味物质2-乙酰-1-吡咯啉的形成及其影响因素

魏晓东, 张亚东, 赵凌, 路凯, 宋雪梅, 王才林

中国水稻科学 2022, 36 (2): 131-138. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.201214

摘要（757）

HTML （1772953649）

PDF （3456KB）（900）

稻米香味的形成是一个复杂而多变的生理过程,遗传和环境变化对香味的形成都具有重要影响。香味的有无主要受香味基因BADH2控制,气候条件、土壤质地和栽培措施也会直接影响稻米香味物质的合成。为进一步加快香稻培育进程,提升香稻稻米品质,本文综述了近年来国内外有关稻米香味物质形成的遗传和生理机制以及环境因素对稻米香味形成的研究进展,重点总结了外界光照、水分、温度、肥料、矿质元素等对稻米香味物质合成的影响,并指出了今后研究的方向,以期为提高我国香稻栽培技术,提升香稻稻米品质提供参考。

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8. 水稻镉胁迫响应机制及防控措施研究进展

许肖博, 安鹏虎, 郭天骄, 韩丹, 贾玮, 黄五星

中国水稻科学 2021, 35 (5): 415-426. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2021.201209

摘要（733）

HTML （2018775094）

PDF （3128KB）（1210）

土壤镉污染是日益严重的环境问题之一。水稻是镉吸收能力最强的大宗谷类作物。水稻对镉的积累及向食物链的转移给人类健康带来威胁。近年来在水稻对镉的吸收和积累过程及其影响因素方面的研究取得了一系列重大进展。本文从镉对水稻种子萌发、生长和发育、产量的影响;土壤中镉的活化、木质部装载运输、韧皮部向籽粒转移三个过程的生理与分子机制以及品种选育、土壤修复、农艺调控等防控措施三个方面进行了综述。以期为水稻镉胁迫相关研究提供理论参考,并为制定降低稻米镉含量的有效策略提供依据。

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9. 功能稻米研究现状与展望

胡时开, 胡培松

中国水稻科学 2021, 35 (4): 311-325. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2021.201106

摘要（721）

HTML （1476544697）

PDF （1108KB）（1908）

介绍了稻米的结构和营养成分特征、功能稻米的概念、研究历史和时代属性,重点阐述了功能稻米活性物质的种类和调控机制,总结了国内外利用常规育种、诱变育种、基因工程技术等手段在功能稻米方面的研究进展,结合当前功能稻米及其制品的社会需求,对功能稻米研究中存在的问题及未来发展方向进行了展望。

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10. 低温影响水稻发育机理及调控途径研究进展

徐青山, 黄晶, 孙爱军, 洪小智, 朱练峰, 曹小闯, 孔亚丽, 金千瑜, 朱春权, 张均华

中国水稻科学 2022, 36 (2): 118-130. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210602

摘要（713）

HTML （1423262292）

PDF （4554KB）（857）

早稻育秧期间低温频发,严重影响水稻秧苗质量,抑制水稻在大田期间的生长发育,导致水稻减产。深入研究低温对水稻生长发育的影响及适宜的外源调控途径对保障我国早稻生产具有重要意义。本文综述了低温对早稻秧苗期、营养生长期与生殖生长期的影响,概括了水稻响应低温胁迫的生理、生化和分子机制,包括抗氧化系统、低温应答基因表达等。最终提出了运用耐低温水稻品种筛选、外源激素施加和合理施肥等提高水稻耐低温胁迫的措施,并指出未来应加强筛选优良抗寒水稻品种和集成农艺栽培配套技术等措施提高水稻低温耐性和扩大我国早稻面积。

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11. 水稻耐盐分子机制与育种研究进展

巫明明, 曾维, 翟荣荣, 叶靖, 朱国富, 俞法明, 张小明, 叶胜海

中国水稻科学 2022, 36 (6): 551-561. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.211111

摘要（672）

HTML （3948717）

PDF （414KB）（719）

盐碱土壤对水稻不同生长发育时期均形成盐胁迫，进而导致水稻产量降低。耐盐水稻选育是提高水稻产量的有效途径。本文分析了盐胁迫对水稻不同发育时期农艺性状的影响，并从渗透调节、离子应答、激素调控和活性氧清除四个方面综述了近年来水稻耐盐分子机制的研究进展。最后，本文总结了水稻耐盐育种现状，并对耐盐水稻新品种的选育和推广进行了展望。

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12. 生长素调控因子OsGRF4协同调控水稻粒形和稻瘟病抗性

曹煜东, 肖湘谊, 叶乃忠, 丁晓雯, 易晓璇, 刘金灵, 肖应辉

中国水稻科学 2021, 35 (6): 629-638. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2021.210206

摘要（645）

HTML （1648413719）

PDF （25802KB）（758）

【目的】水稻粒形为多基因控制的复杂数量性状,同时影响稻谷产量和稻米外观及碾磨品质,挖掘粒形相关基因并解析其遗传机制,对于水稻高产和优质品种选育具有重要意义。【方法】以前期利用大粒籼稻品种特大籼(TDX)为供体亲本、小粒粳稻品种日本晴(Nipponbare,NPB)为轮回亲本获得的一个大粒近等基因系,在水稻第2染色体上初定位粒形调控基因GS2.2(grain size 2.2)的基础上,对GS2.2基因进行了精细定位和候选功能基因的克隆鉴定。【结果】利用BC₄F₂群体中2887份极小粒单株及该群体中70份基因型杂合的大粒单株自交获得的BC₄F₃群体,将GS2.2基因精细定位在2M-7-1与2M-9之间的160.6 kb的区间内。该区间编码18个基因开放阅读框(ORF1-18)。测序发现ORF18基因在大粒近等基因系与小粒日本晴等位基因间存在5个SNP差异,ORF18编码生长素调控因子蛋白OsGRF4。采用CRISPR/Cas9基因编辑技术对大粒近等基因系中ORF18进行敲除,发现ORF18敲除株系粒长变短,证实ORF18是GS2.2的功能基因。进一步对ORF18大粒近等基因系和基因编辑敲除株系进行稻瘟菌室内离体和病圃接种鉴定,发现ORF18大粒近等基因系稻瘟病抗性增强,而基因编辑敲除株系稻瘟病抗性减弱,表明ORF18正调控水稻稻瘟病抗性。【结论】本研究发现的生长素调控因子OsGRF4协同调控水稻粒形和稻瘟病抗性,为协调水稻高产和抗性育种提供了重要的基因资源。

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13. 外源物质对水稻盐胁迫缓解效应研究进展

刘淑丽, 张瑞, 王洋, 陈英龙, 韦还和, 侯红燕, 戴其根

中国水稻科学 2023, 37 (1): 1-15. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2023.220404

摘要（569）

HTML （40889）

PDF （424KB）（594）

盐胁迫是影响水稻生长发育和产量的主要非生物因素之一，外源物质能有效缓解盐对水稻的毒害作用并增加水稻产量。本文主要综述了不同外源物质(生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯、褪黑素、水杨酸、多胺、油菜素类固醇、茉莉酸类外源生长调节物质以及钙、硅离子类外源物)对盐胁迫下水稻生长的不同调控机理及其缓解效应，并进一步对外源物质在水稻耐盐上的利用与研究工作进行了展望，以期为改善盐渍土环境下水稻的生长发育以及提高产量和品质提供理论依据。

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14. 水稻镉积累影响因素与低镉稻米生产策略

江南, 颜旭, 周延彪, 周群丰, 王凯, 杨远柱

中国水稻科学 2021, 35 (4): 342-351. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2021.200913

摘要（565）

HTML （1611203512）

PDF （6696KB）（1448）

镉是一种生物毒性极强且分布广泛的重金属元素。农田中的镉不仅影响作物的生长发育,而且可通过食物链进入人体内,当富集到一定程度会危害人体健康。水稻是我国重要的粮食作物之一,在保障我国粮食安全中的地位举足轻重,但水稻同时也是对镉吸收和积累最强的大宗谷类作物之一。近些年“镉大米”事件在我国频繁发生,稻米镉污染已成为一个备受社会关注的严峻问题,治理稻米镉污染迫在眉睫。本文从低镉水稻品种筛选与培育、优化水分管理、调节土壤pH值、施用叶面阻隔剂等方面对稻米镉污染治理技术的研究进展进行了综述,旨在为技术的集成、推广和应用提供理论依据,同时为新技术的研发提供新的思路。

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15. 水稻可溶性淀粉合成酶基因SSⅡa和SSⅢa的功能、等位变异及其互作研究进展

姚姝, 张亚东, 路凯, 王才林

中国水稻科学 2022, 36 (3): 227-236. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.210705

摘要（530）

HTML （2022182613）

PDF （5007KB）（768）

水稻淀粉合成对稻米品质的影响研究一直备受关注，是水稻基础科学研究的热点和难点之一。淀粉合成途径受众多酶催化调控，可溶性淀粉合成酶(soluble starch synthase, SSS)是其中较重要的一种，极大地影响稻米食味品质的形成。可溶性淀粉合成酶基因SSⅡa和SSⅢa是控制稻米糊化温度和胚乳支链淀粉生物合成途径中的两个关键基因。本文重点回顾并归纳了国内外关于SSⅡa和SSⅢa基因的功能、等位变异及其互作对稻米蒸煮食味品质影响的最新研究进展，同时对SSⅡa和SSⅢa基因的育种利用前景进行了展望，以期为稻米品质分子改良和育种提供参考依据。

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16. 我国优质杂交稻主要品种推广情况与展望

曾波, 龚俊义, 张芳

中国水稻科学 2022, 36 (5): 439-446. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.220408

摘要（518）

HTML （217072236）

PDF （13466KB）（808）

【目的】最近十余年，是我国杂交稻优质化从修订审定指标引导到全面推进的重要时期，回顾这一时期我国优质杂交稻的选育与推广进程，对于完善和指导未来的水稻育种具有重要的意义。【方法】试验材料与数据来自2009－2020年我国杂交水稻主要品种的推广面积统计汇总、品种审定试验结果及品种系谱资料。分析了各主要稻区优质杂交稻品种的推广应用总体情况，梳理了主要优质杂交稻品种利用的不育系、恢复系及各系列品种推广面积，还回顾了各稻区主栽品种更替历程。【结果】这一时期，我国优质杂交稻品种推广面积持续快速增长，各主要稻区品种优质率显著提升，但高档优质稻品种仍然缺乏。优质杂交稻品种的亲本来源比较单一，集中于15个骨干不育系和9个恢复系。此外，分析结果还显示我国各主要稻区主栽优质杂交稻品种总体上进行了1~2次大规模更替。【结论】过去12年来，得益于水稻科研育种技术创新驱动，我国杂交稻优质化育种进程明显加快，各稻区优质杂交水稻品种不断涌现，推广面积快速增加，生产主推优质品种比重显著提升。

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17. 水稻粒宽突变体gw4的鉴定与基因定位

邓雪梅, 胡鹏, 王月影, 文艺, 谭义青, 伍豪, 吴凯雄, 王俊格, 侯琳琳, 朱黎欣, 朱丽, 陈光, 曾大力, 张光恒, 郭龙彪, 高振宇, 任德勇, 钱前, 胡江

中国水稻科学 2021, 35 (3): 259-268. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2021.01204

摘要（513）

HTML （1100054567）

PDF （34626KB）（1212）

【目的】水稻粒形是影响水稻产量和决定稻米外观品质的主要性状之一。筛选和鉴定新的粒形突变材料,可为研究水稻籽粒发育的调控机制奠定基础。【方法】粳稻品种中花11经1%的EMS处理,在诱变群体中获得一份窄粒突变体gw4(grain width on chromosome 4);分析粒形和其他主要农艺性状,在扫描电镜下观察颖壳细胞变化;利用突变体与籼稻品种台中本地1号配组的F₂分离群体,选择隐性个体完成基因的精细定位;开展生物信息和测序分析,确定定位区间的候选基因;采用RT-PCR分析该基因在根、茎、叶、鞘、穗等组织中的表达模式及其他粒形相关基因的表达水平。【结果】与野生型相比,除了表现窄粒外,gw4的粒长、千粒重、每穗粒数、一次枝梗数和二次枝梗数等显著下降;扫描电镜发现gw4的颖壳内外表皮细胞均小于野生型;遗传分析表明该窄粒表型受一对单隐性核基因控制;通过开发的新标记最终将该基因定位在第4染色体BS6与EX49两个标记之间约31.74 kb的范围内;测序结果发现在LOC_Os04g01590基因编码区发生了一个由G至A的单碱基突变,导致原来编码的甘氨酸变成了天冬氨酸;qRT-PCR结果表明,LOC_Os04g01590主要在幼穗中表达,且在突变体中表达显著下降。【结论】GW4主要调控水稻粒宽的发育,预测LOC_Os04g01590为其候选基因。这为进一步丰富粒形的遗传调控网络打下了基础。

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18. OsNramp5基因变异影响水稻重要农艺性状的研究进展

李小秀, 吕启明, 袁定阳

中国水稻科学 2022, 36 (6): 562-571. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2022.220316

摘要（486）

HTML （476068）

PDF （425KB）（535）

筛选和培育镉(Cd)低积累水稻品种是解决稻米镉污染问题最经济、有效的办法。现有研究表明OsNramp5是介导水稻Cd吸收最重要的基因，其功能缺失后，水稻籽粒Cd含量极显著下降，但同时会影响水稻必需元素锰(Mn)的吸收，而在前人关于OsNramp5变异影响水稻生长发育的研究中，结论并不一致。系统了解OsNramp5基因变异对水稻重要农艺性状的影响有助于推动低Cd优质水稻新品种的培育。本文重点对OsNramp5基因变异对水稻中金属离子的含量，水稻的生长发育、产量性状及米质的影响进行了综述，以期为利用OsNramp5基因突变选育低Cd积累水稻品种提供参考。

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19. 一种水稻微效QTL精细定位和克隆新途径

朱玉君, 左紫薇, 张振华, 樊叶杨

中国水稻科学 2021, 35 (4): 407-414. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2021.201206

摘要（450）

HTML （8405399）

PDF （418KB）（1076）

水稻重要农艺性状一般由少数主效QTL和大量微效QTL共同控制。水稻主效QTL克隆已取得显著进展,而微效QTL由于遗传作用弱,表型鉴定易受测量误差影响,克隆进展缓慢,但微效QTL在水稻重要农艺性状调控中的作用不容忽视。本文介绍了一种水稻微效QTL精细定位和克隆的新途径。该途径包含2个阶段：1）应用剩余杂合体构建近等基因系群体进行目标QTL的精细定位;2）应用基因编辑技术创制候选基因突变体验证基因功能。应用该策略笔者所在团队在水稻第1染色体长臂精细定位了6个微效粒重和粒型QTL,并成功克隆首个微效粒重QTL。该技术可在方法上为水稻QTL克隆及新种质创制提供更多选择。

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20. 水稻分蘖调控基因HTD3的克隆与功能研究

吴先美, 李三峰, 胡萍, 何瑞, 焦然, 毛一剑, 鲁草林, 胡娟, 林晗, 吴荣梁, 朱旭东, 饶玉春, 王跃星

中国水稻科学 2021, 35 (6): 535-542. DOI: 10.16819/j.1001-7216.2021. 210205

摘要（447）

HTML （57）

PDF （17826KB）（745）

【目的】克隆水稻分蘖相关基因,为构建理想株型水稻,提高粮食产量提供理论基础及有利基因资源。【方法】在常规大田种植条件下分别比较突变体htd3（high-tillering dwarf 3）与野生型在幼苗期、抽穗期和成熟期表型及主要农艺性状差异,利用图位克隆方法克隆候选基因,利用荧光定量PCR方法分析HTD3及独脚金内酯和脱落酸相关基因的表达水平,测序比对分析HTD3在147份种质资源中的自然变异情况。【结果】与野生型相比,突变体htd3的分蘖芽生长较快,分蘖数和有效穗数显著增多,株高、一次枝梗数和每穗粒数显著降低,结实率和千粒重没有显著变化。遗传分析表明,htd3多分蘖的性状受一对隐性核基因控制。图位克隆将HTD3基因定位在第12染色体CM8和CM10之间约63.5 kb的物理区间内,互补转基因实验证明该区间内LOC_Os12g21710为控制突变体多分蘖表型的基因。HTD3在野生型和突变体中呈组成型表达,该基因突变会引起部分独脚金内酯和脱落酸相关基因的表达水平上调。水稻品种中HTD3编码区G2674A自然变异使得分蘖数显著增多。【结论】HTD3是最近报道的T20/MIT1基因的一个新的等位基因,HTD3突变导致水稻出现分蘖适度增加,株高略矮的表型,在培育理想株型水稻和高产育种上具有较大的应用潜力。

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