水稻分蘗受環(huán)境和基因共同調(diào)控，氮素是影響水稻分蘗最大的營養(yǎng)元素之一。但水稻對氮肥的吸收存在一個(gè)的閾值，超過該閾值施用氮肥不僅很難繼續(xù)提高水稻的分蘗，還會降低水稻的氮肥利用率，甚至造成水稻無效分蘗過度增加。農(nóng)作物秸稈是一個(gè)重要的資源，其被土壤微生物分解后，可作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中植物生長所必需的重要有機(jī)氮源、碳源，并且其中的氮、磷、鉀含量相對較多可替代部分的化學(xué)氮肥。因此，定位分蘗性狀在不施氮和秸稈還田處理下的QTL、理解QTL×Environment互作效應(yīng)有助于利用MAS提高對低氮和減施適量氮肥的適應(yīng)能力，同時(shí)也有利于挖掘與水稻氮高效相關(guān)的基因。這為分子設(shè)計(jì)育種提供了有效實(shí)踐途徑，對培育氮高效品種具有重要意義。
2025年5月22日，Agriculture（IF=3.6，中科院二區(qū)）在線發(fā)表題為“Variation and QTL Analysis of Dynamic Tillering in Rice Under Nitrogen and Straw Return Treatments”的研究論文，該研究系統(tǒng)挖掘了分蘗相關(guān)遺傳位點(diǎn)及其環(huán)境互作效應(yīng)，為挖掘水稻分蘗及氮高效相關(guān)候選基因提供了重要遺傳資源，同時(shí)為特定環(huán)境下定向育種和分子標(biāo)記開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。
該研究以兩優(yōu)培九衍生的124個(gè)重組自交系（RIL）群體及其親本9311和PA64s為材料，在三種處理（不施氮、施氮、施氮+秸稈還田）下連續(xù)兩年進(jìn)行動態(tài)分蘗表型鑒定。系統(tǒng)解析了水稻分蘗遺傳調(diào)控與環(huán)境互作的分子基礎(chǔ)，揭示了多環(huán)境下分蘗相關(guān)QTL的動態(tài)特征及關(guān)鍵候選基因。通過單環(huán)境、多環(huán)境及meta-QTL整合分析，鑒定出44個(gè)未報(bào)道的新QTL，其中3個(gè)主效QTL（mks1-355、mks1-352、qmD1TN1）在連續(xù)兩年試驗(yàn)中貢獻(xiàn)率超40%，且不受環(huán)境互作影響，MQTL1.6區(qū)間進(jìn)一步鎖定其可能為同一遺傳位點(diǎn)。值得注意的是，候選基因OsSPL2在親本間存在顯著表達(dá)差異及多態(tài)性，提示其可能為分蘗主效基因, OsSPL2基因可作為分子標(biāo)記開發(fā)的優(yōu)先靶點(diǎn)。此外，鑒定出4個(gè)具有拮抗多效性的QTL（如qmD1TN12），為特定環(huán)境下定向選擇有利性狀提供了理論依據(jù)。
綜上所述，該研究為水稻分蘗分子標(biāo)記開發(fā)、氮高效品種選育及秸稈還田適應(yīng)性改良奠定了重要基礎(chǔ)，對優(yōu)化資源利用與精準(zhǔn)分子設(shè)計(jì)育種具有雙重實(shí)踐價(jià)值。
這是自貢市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院首次以第一完成單位發(fā)表SCI論文。該院糧作研究所科研人員稅陽為論文第一作者，高級農(nóng)藝師鄢圣敏與西南科技大學(xué)胡運(yùn)高研究員為共同通訊作者。此項(xiàng)研究由自貢市農(nóng)科院牽頭，聯(lián)合崖州灣國家實(shí)驗(yàn)室、西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院共同完成，相關(guān)工作得到中央引導(dǎo)地方項(xiàng)目、四川省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、四川省重大科技項(xiàng)目支持。
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