成熟期水稻种子脱水速率全基因组关联分析.pdf

中国水稻科学(Chin J Rice Sci),2024,38(2):150159 150 http:/ DOI:10.16819/j.1001-7216.2024.230305 成熟期水稻种子脱水速率全基因组关联分析 刘忠奇1,2 张海清1 贺记外1,*桂金鑫1(1湖南农业大学 农学院,长沙 410128;2中国种子集团有限公司 生命科学技术中心,武汉 430070;*通信联系人,email:)Genome-wide Association Analysis of Rice Seed Dehydration Rate at Maturity Stage LIU Zhongqi1,2,ZHANG Haiqing1,HE Jiwai1,*,GUI Jinxin1(1College of Agronomy,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China;2Life Science and Technology Center,China National Seed Group Co.,Ltd,Wuhan 430070,China;*Corresponding author,email:)Abstract:【Objective】The dehydration rate of grains directly influences the safe harvesting and rapid drying of seeds.Therefore,to ensure seed quality and reduce production costs,varieties with low grain moisture content and fast dehydration rates were selected for production.【Method】A total of 165 rice core germplasms from 82 different countries and regions were used as experimental materials.Genome-wide association analysis(GWAS)was conducted by combining the phenotype and genotype of seed dehydration rates at the maturity stage.This aimed to explore key genes sensitive to dehydration and their regulatory roles in rice germplasm,laying a foundation for cultivating and developing fast dehydration varieties.【Results】1)Descriptive statistical analysis of dehydration rate traits of the rice core germplasm population showed that these traits exhibited continuously skewed normal distributions over two years,with significant correlations between years for rapid dehydration rates.Rapid dehydration rates were positively correlated with slow dehydration rates across different subgroups.2)GWAS analysis identified 170 SNPs and 36 QTLs associated with dehydration rates.LD analysis revealed six QTLs closely related to dehydration rates:qGDR2.3,qGDR4.1,qGDR4.2,qGDR6.1,qGDR6.4,and qGDR10.1.【Conclusion】The main candidate genes within these QTL intervals,including OsPIP1;1,OsTIFY9,OsbZIP48,OsATG8b,OsDREB1C,OsSCP46,are closely associated with water transport activity,signal transduction,transcriptional regulation,and antioxidant defense.It is speculated that they play roles in seed dehydration rates and can serve as optimal candidate genes.Key words:rice seed;dehydration rate;QTL;genome-wide association analysis 摘 要：【目的】籽粒脱水速率直接影响种子的安全收获和快速干燥。选育成熟期籽粒含水量低、脱水速率快的品种，可保障种子质量，降低生产成本。【方法】采用来自 82 个不同国家和地区的 165 份水稻核心种质作为试验材料，将成熟期种子脱水速率表型与基因型相结合进行 GWAS 分析，挖掘调控种子脱水的关键基因，为培育和创制脱水快速品种奠定基础。【结果】1）对 165 份水稻核心种质群体脱水速率性状进行描述性统计分析，结果显示 2 年脱水速率性状均呈连续性偏正态分布，2 年快速脱水的脱水速率性状在年际间具有显著相关性。不同亚群之间快速脱水与慢速脱水速率正相关。2）GWAS 关联分析共获得与脱水速率显著关联的 SNP 170 个，QTL 36个。通过 LD 分析定位到 6 个与脱水速率密切相关的 QTL，分别为 qGDR2.3、qGDR4.1、qGDR4.2、qGDR6.1、qGDR6.4、qGDR10.1。【结论】这些 QTL 区间内主要候选基因 OsPIP1;1、OsTIFY9、OsbZIP48、OsATG8b、OsDREB1C、OsSCP46 与水分转运活性、信号转导、转录调控、抗氧化防御密切相关，推测它们与成熟期水稻种子脱水速率相关，可作为候选基因。关键词：水稻种子；脱水速率；数量性状基因座；全基因组关联分析 籽粒脱水速率是指籽粒在某一规定时间内水分含量变化的快慢程度。种子的脱水特性（快干或慢干）是由种子遗传特性决定的，以基因加性效应为主，子代性状表现稳定1。通常收获期正常种子成熟时含水量较高，不利于安全生产。高含水量的种子不仅影响种子的品质，同时影响后期种子的贮藏。一些研究运用全基因组学方法定位了一些与玉米籽粒脱水相关的 QTL 位点2-3。刘显君等4研究收稿日期：2023-03-17；修改稿收到日期：2023-06-16。基金项目：湖南省自然科学基金资助项目(2020JJ5232)。刘忠奇等：成熟期水稻种子脱水速率全基因组关联分析 151 玉米籽粒生理成熟后的自然脱水速率，鉴定了 9 个QTL，并鉴定出快速脱水基因主要来源于亲本吉846。Sala 等5定位了成熟前 1 周玉米籽粒的脱水速率受 3 个 QTL 控制。Li 等6研究发现 40 个与玉米籽粒含水量相关的 QTL，35 个与籽粒脱水速率相关的 QTL。Capelle 等7用 QTL 定位方法对玉米重组近交系群体进行检测，发现 43 个 QTL 与籽粒脱水有关，20 个与脱落酸含量有关，并发现水通道蛋白相关的基因、ABA 响应基因均与籽粒脱水速率有关。孙乐秀8研究表明，23 个 SNP 标记与玉米籽粒自然脱水速率有关，其中 2 个重要 SNP 标记所连锁基因与籽粒脱水期间的生物膜保护、细胞内环境稳态的维持和种子活力保持相关。Li 等9运用全基因组学方法鉴定到71个影响玉米籽粒含水量的QTL，首次克隆了玉米籽粒快速脱水主效基因 GAR2。朱冬梅等10利用小麦 15 K SNP 芯片对小麦四交群体籽粒（生理成熟后）脱水速率进行定位，获得与小麦脱水速率相关的 QTL 12 个。于澎拜11在高粱 5号染色体上定位到1个与籽粒脱水速率相关的QTL。本研究以来自 82 个国家和地区的水稻核心种质材料为研究对象，运用全基因组关联分析方法，定位与成熟期脱水速率相关的基因，以期为挖掘水稻脱水敏感基因，培育快速脱水品种奠定基础。1 材料与方法 1.1 试验材料 供试材料包括 82 个国家和地区的水稻核心种质种子（见附表 1），由湖南农业大学水稻油菜抗病育种湖南省重点实验室提供。这批水稻材料共分为 6 个亚群，包括奥斯稻（AUS）36 份、香稻（AROMATIC）5 份、中间型（ADMIX）19 份、籼稻（IND）31 份、温带粳稻（TEJ）38 份和热带粳稻（TRJ）36 份。分 2 期播种，第 1 期于 2018年12月24日在海南三亚播种，间隔10 d播第2期，2019 年 1 月 18 日移栽第 1 期，1 月 28 日移栽第 2期，每个材料种植 3 行，每行种植 7 株，株行距为20 cm20 cm。第 2 年于 2019 年 12 月 22 日在海南三亚播种第 1 期，间隔 10 d 播第 2 期，2020 年 1月 16 日移栽第 1 期，1 月 26 日移栽第 2 期，株行距为 20 cm20 cm，种植 3 行，每行 7 株。按照大田生产统一管理模式进行水肥、病虫、杂草管理。1.2 试验方法 开花当天挂牌标注开花日期，至花后 21 d(水稻受精后 20 d 已进入成熟期，抗衰老能力较强)开始采样12-13。每个样本挑取成熟度一致的 21 个穗子脱粒混合，采取羊皮纸袋装种置于快速脱水条件（恒温 452干燥机中）和慢速脱水条件（恒温402干燥机中）脱水。两种脱水条件下，每 4 h抽样测量一次种子样品的含水量，及时做好记录，脱水干燥至统一含水量 13%。同时运用温湿度仪记录室内温度、湿度。水分测定仪为 TA-5 型日产米麦水分测定仪。参考 Samarah 等14的方法计算脱水速率，公式如下：脱水速率=（采收时含水量脱水干燥后含水量）/脱水时间（h）。1.3 试验数据分析 运用 Microsoft Excel 2016 进行试验数据的整理和分析。运用 SPSS 13.0 进行单因素方差分析、Duncan多 重 比 较 和 相 关 性 分 析。运 用GraphPadprism 8 绘制群体表型数据分布图。1.4 全基因组关联分析（GWAS）采用 TASSEL 5.2.57 软件进行 GWAS 分析。采用水稻 44 K SNP 芯片（http:/www.ricediversity.org/）作为本研究基因型数据15，对基因型数据进行过滤，通过剔除最小等位基因频率（minor allele frequency，MAF0.05）和缺失率（missing rate）超过 20%的SNP 位点，最终获得 36 900 个高质量的 SNP 位点。关联分析采用混合线性模型（MLM）进行，以 P值来衡量关联标记的显著性。设定 P=1.0104为阈值，判定水稻脱水速率显著关联的 SNP 位点，R2为对应SNP表型贡献率。通过R语言程序包CMplot绘制曼哈顿图（Manhattan）和 QQ 图。以显著关联的 SNP位点峰值下游、上游各 100 kb作为 1 个 QTL位点，QTL 区间内基因以水稻日本晴基因组序列MSUV7.0 版本为参照（http:/rice.plant biology.msu.edu/index.shtml）16和基因芯片数据库（http:/bar.utoronto.ca/efprice/cgi-bin/efpWeb.cgi）进行基因功能注释和候选基因预测。2 结果与分析 2.1 种质群体种子脱水速率表型评价 利用连续 2 年种植的水稻材料生理成熟期种子含水量表型性状的平均值，能够有效地定位出群体材料的数量性状。本研究以快速脱水、慢速脱水 2种方式的脱水速率为指标，利用 Microsoft Excel 2016 进行表型描述性统计及正态分布检测（图 1）。群体结构分析表明，2 种脱水方式下的 2 年脱水速152 中国水稻科学(Chin J Rice Sci)第38卷第2期(2024年3月)率表型均呈连续性偏正态分布（图 1）。由种子脱水速率呈连续性分布结果，可推测在该种质资源群体种子中存在与脱水速率相关的基因型，该性状可用于进一步 QTL 定位。2.2 不同亚群种质材料脱水速率差异比较 对不同亚群种质材料成熟种子脱水速率的差异进行了分析，结果表明快速脱水方式 2 年平均脱水速率以中间型（ADMIX）亚群的最快，奥斯稻（AUS）亚群最慢；慢速脱水条件下 2 年平均脱水速率以中间型（ADMIX）亚群最快，香稻（AROMATIC）亚群最慢（图 2）。其他亚群脱水速率年份间有所差异，2019 年快速脱水条件下平均脱水速率表现为，温带粳稻（TEJ）亚群籼稻（IND）亚群热带粳稻（TRJ）亚群香稻（AROMATIC）亚群，2020年快速脱水条件下籼稻亚群温带粳稻亚群热带粳稻亚群香稻亚群；2019 年慢速脱水条件下平均脱水速率表现为，温带粳稻亚群籼稻亚群热带粳稻亚群奥斯稻亚群，2020 年慢速脱水条件下热带粳稻亚群奥斯稻亚群籼稻亚群温带粳稻亚群。2.3 全基因组关联分析定位脱水速率相关基因 利用 44 K SNP 标记对 2 年不同处理方式下的165 份种质群体材料成熟期种子的脱水速率表型进行了全基因组关联分析，共检测到 170 个与脱水速率显著关联的 SNP（图 3-A、C、E、G、附表 2），分布在除 5 号染色体之外的 11 条染色体上，关联SNP 的表型贡献率为 6.86%12.55%。其中快速脱水方式下 2019 年、2020 年共检测到与脱水速率显著关联的SNP共71个，其中2019年有33个SNP，2020 年有 38 个 SNP；慢速脱水方式下 20192020 两年检测到与脱水速率显著关联的 SNP 共 99 个，其中 2019 年有 49 个 SNP，2020 年有 50 个 SNP，快速脱水 2 年重复检测到的 SNP 共 3 个，快速脱水与慢速脱水 2 种方式重复检测到的 SNP 共 8 个。A：快速脱水处理（2019 年）；B：快速脱水处理（2020 年）；C：慢速脱水处理（2019 年）；D：慢速脱水处理（2020 年）。其中，快速脱水条件为恒温 45 脱水，慢速脱水条件为恒温 40 脱水。A,Rapid dehydration treatment(2019);B,Rapid dehydration treatment(2020);C,Slow dehydration treatment(2019);D,Slow dehydrationtreatment(2020).The fast dehydration condition is constant temperature 45 2,the slow dehydration condition is constant temperature 40 2.图 1 供试水稻材料脱水速率群体分布 Fig.1.Distribution of rice seed dehydration rates of tested rice material 刘忠奇等：成熟期水稻种子脱水速率全基因组关联分析 153 对检测到的 SNP 在染色体上的数目分布情况进行统计，结果表明它们主要分布在 6 号、4 号和2 号染色体，分别为 34 个、25 个、24 个；在 7、1、8、3、10、9、11、12 号染色体，分别检测到 21 个、18 个、15 个、13 个、10 个、6 个、2 个、2 个 SNP。此外，SNP（id4011080）在 4 号染色体、SNP（id10000031）和 SNP（id10000057）在 10 号染色体，这 3 个 SNP 在 2019 年和 2020 年快速脱水方式下被重复检测到，其中 2019 年的表型贡献率分别为 9.33%、7.62%、11.62%，2020 年分别为 8.20%、11.62%和 8.20%；而 在 1 号 染 色 体 的 SNP（id1022505）、在 4 号染色体的 SNP（id4010955）、SNP（id4011000）、SNP（wd4003179）、SNP（id4011020）、SNP（id4011030）、SNP（id4011044）和在 6 号染色体的 SNP（id6012254）均被 2019 年快速脱水与 2019 年慢速脱水两种方式重复检测到(附表 2)。在 1 号染色体的 SNP（id1022505）所对应的表型贡献率，2019年快速脱水条件下为8.60%，2019 年慢速脱水条件下为 7.86%；在 4 号染色体的SNP（id4010955）、SNP（id4011000）、SNP（wd4003179）、SNP（id4011020）、SNP（id4011030）、SNP（id4011044）所对应的表型贡献率，2019 年快速脱水为 7.28%10.26%，2019 年慢速脱水条件下为8.04%12.21%；在6号染色体的SNP（id6012254）所对应的表型贡献率，2019 年快速脱水条件下为7.61%、2019 年慢速脱水条件下为 7.72%。全基因组关联分析结果 QQ 图（图 3-B、D、F、H）表明，SNP 位点预测值大部分与观测值接近，仅少数观测值明显高于预测值，表明这些 SNP 位点与水稻种子脱水速率表型相关。2.4 候选基因预测与注释 根据连锁不平衡原理，以定位到的 QTL 位点的两端 SNP 位点分别向两端扩展 100 kb，以 200 kb的衰减距离定义为 1 个 QTL 区域，共鉴定与种子脱水速率相关的 QTL 36 个（附表 2）。以日本晴的基因组序列作为参照，对这 36 个 QTL 位点区间 A：快速脱水处理(2019 年)；B：快速脱水处理(2020 年)；C：慢速脱水处理(2019 年)；D：慢速脱水处理(2020 年)。箱体上标有不同小写字母者表示不同亚群间差异达 0.05 显著水平(Duncan 多重比较)。A,Rapid dehydration treatment(2019);B,Rapid dehydration treatment(2020);C,Slow dehydration treatment(2019);D,Slow dehydrationtreatment(2020).Different lowercase letters indicate significant difference of 0.05 level among different subgroups(Duncan multiple comparison).ADMIX,Intermediate type;AROM,Aromatic rice;AUS,Aus rice;IND,indica rice;TEJ,Temperate japonica rice;TRJ,Tropical japonica rice.图 2 不同亚群水稻种质群体在 2 年不同脱水方式下脱水速率差异的箱形图 Fig.2.Box plots of dehydration rate of different sub-groups of rice under different dehydration conditions in two years 154 中国水稻科学(Chin J Rice Sci)第38卷第2期(2024年3月)A：2019 年快速脱水条件下脱水速率 QTL 位点的曼哈顿图，图中红色实线以上区域代表在 P0.001 水平上极显著，下同；B：2019 年快速脱水条件下脱水速率 QTL 位点的 QQ 图；C 和 D：2020 年快速脱水；E 和 F：2019 年慢速脱水；G 和 H：2020 年慢速脱水。A,Manhattan plot of QTLs for seed dehydration rate at maturity under the fast dehydration conditions in 2019.The areas above the red solid line represent significant difference at P 0.5（图 4-A）。OsPIP1;1为定位在质膜上的水通道蛋白，具有跨膜运输，通过脱磷酸化、磷酸化来快速调节细胞的膨压。说明qGDR2.3 区间存在与脱水速率相关的基因。6 号染色体定位的 qGDR6.1 最显著 SNP 为 id6000900，与已定位克隆的基因 OsDREB1C（LOC_Os06g03670）位于同一区间18，全长 214.1 kb，通过 LD 分析发 表 1 预测水稻成熟期种子脱水速率相关候选基因及其功能注释 Table 1.Candidate genes and their functional annotations for predicting the rate of seed dehydration in maturity 染色体Chromosome 位点 Locus 候选基因 Candidate gene 功能注释 Functional annotation 参考基因 Reference gene 1 qGDR1.2 LOC_Os01g49710 谷胱甘肽 S-转移酶 Glutathione S-transferase 2 qGDR2.2 LOC_Os02g36974 14-3-3 蛋白 14-3-3 protein 2 qGDR2.3 LOC_Os02g44630 水通道蛋白 Aquaporin protein OsPIP1;117 4 qGDR4.1 LOC_Os04g32480 锌指蛋白 Zinc-finger protein OsTIFY921 4 qGDR4.2 LOC_Os04g53240 自噬相关蛋白 Autophagy-related protein OsATG8b22 6 qGDR6.1 LOC_Os06g03670 脱水反应元件结合蛋白 Dehydration-responsive element-binding protein OsDREB1C186 qGDR6.2 LOC_Os06g12350 氨基酸转运蛋白 Amino acid transporter 6 qGDR6.4 LOC_Os06g39960 bZIP 转录因子结构域含蛋白 bZIP transcription factor domain containing protein OsbZIP4820 7 qGDR7.3 LOC_Os07g37890 蛋白磷酸酶 2C Protein phosphatase 2C 7 qGDR7.4 LOC_Os07g38580 锌指家族蛋白 Zinc finger family protein 7 qGDR7.6 LOC_Os07g47250 脂肪酶前体 Lipase precursor 8 qGDR8.2 LOC_Os08g06240 MYB 家族转录因子 MYB family transcription factor 8 qGDR8.3 LOC_Os08g15149 硫氧还蛋白结构域蛋白 9 Thioredoxin domain-containing protein 9 9 qGDR9.1 LOC_Os09g20990 海藻糖-6-磷酸合成酶 Trehalose-6-phosphate synthase 9 qGDR9.2 LOC_Os09g26170 MYB 家族转录因子 MYB family transcription factor 10 qGDR10.1 LOC_Os10g01134 OsSCP46-推定丝氨酸羧肽酶同源物 OsSCP46-putative Serine Carboxypeptidase homologue OsSCP4619 10 qGDR10.3 LOC_Os10g25010 OsCML8-钙调素相关钙传感器蛋白 OsCML8-calmodulin-related calcium sensor protein 11 qGDR11.1 LOC_Os11g37000 热激蛋白 DnaJ Heat shock protein DnaJ 156 中国水稻科学(Chin J Rice Sci)第38卷第2期(2024年3月)A:qGDR2.3(OsPIP1;1 的 LD 分析);B:qGDR6.1(OsDREB1C 的 LD 分析);C:qGDR10.1(OsSCP46 的 LD 分析);D:qGDR6.4(OsbZIP48 的 LD分析);E:qGDR4.1(OsTIFY9 的 LD 分析);F:qGDR4.2(OsATG8b 的 LD 分析)。图 4 候选 QTL 区间内关联位点的 LD 分析 Fig.4.LD analysis of association loci within candidate QTL intervals 刘忠奇等：成熟期水稻种子脱水速率全基因组关联分析 157 现该位点 SNP 与 OsDREB1C 启动子及编码区 SNP均存在紧密连锁（R2 0.5，图 4-B）。qGDR10.1最显著 SNP 为 ud10000004，与克隆基因 OsSCP46 位于同一区间19，全长 231 kb，该位点 SNP 与OsSCP46 的启动子及编码区 SNP 均存在紧密连锁（图 4-C）。本研究推测这 3 个基因可能是成熟种子脱水速率调控的关键基因。其他可能与脱水速率调 控 相 关 的 QTL 有 qGDR6.4、qGDR4.1 和qGDR4.2，这 三 者 包 含 主 要 的 已 克 隆 基 因OsbZIP4820、OsTIFY921和 OsATG8b22。OsATG8b参与分解代谢、细胞进程的生物学过程，具有蛋白结合的分子功能；OsTIFY9 参与信号转导、对压力的反应、对生物刺激的反应等生物学过程，具有蛋白结合的分子功能；OsbZIP48 参与信号转导、对非生物刺激的反应、胚胎后发育等生物学过程，具有DNA 结合、蛋白结合、DNA 结合转录因子活性的分子功能。LD 分析表明，qGDR6.4、qGDR4.1 和qGDR4.2 紧密关联的 SNP 与这 3 个克隆基因 SNP存在紧密连锁（R20.5）（图 4-D、E、F）。其中，qGDR6.4、qGDR4.2 两年内被重复检测到，区间内已克隆基因 OsbZIP48、OsATG8b 可能参与种子脱水速率相关蛋白的应答、折叠、转录等生物学过程。3 讨论 本研究对 165 份水稻核心种质进行种子脱水速率分析发现，2 种脱水方式连续 2 年的脱水速率表型均呈连续性偏正态分布，推测在该种质群体中存在与脱水速率相关的基因型且脱水速率受多基因共同控制。本研究共检测到与水稻成熟期种子脱水速率相关的 QTL 36 个。刘显君等4、Sala 等5、Li等6、Capelle 等7、孙乐秀等8、Li 等9在禾本科作物玉米籽粒成熟期定位到与玉米籽粒脱水相关的 QTL，同时与朱冬梅10、于澎拜11在禾本科作物小麦、高粱籽粒中定位到与脱水相关的 QTL。说明禾本科作物成熟期籽粒脱水确实存在一个或多个QTL。渠建洲23研究玉米籽粒快速脱水材料与慢速脱水材料中与含水量、脱水速率相关的基因，快速脱水检测到的基因明显多于慢速脱水检测到的基因。综上所述，种子（籽粒）脱水速率是一个受多基因共同控制的复杂数量性状。GWAS 分析是基于连锁不平衡原理，借助统计学工具快速实现某一群体内目标性状基因的定位。Zhao 等15使用 44 K 基因芯片对 413 份水稻样本展开 GWAS 分析，并对整个群体基因分型分析，发现其连锁不平衡衰减值从 500 kb 到 1 Mb 不等。qGDR2.3定位到的基因LOC_Os02g44630与克隆基因 OsPIP1;1 共定位17。根据 LD 连锁不平衡分析结果，该位点 SNP 与 OsPIP1;1 的启动子及编码区SNP 均存在紧密连锁。推测 OsPIP1;1 可能是qGDR2.3 的候选基因。Capelle 等7利用 QTL 定位方法研究玉米籽粒脱水与 ABA 含量关系的结果中发现水通道蛋白基因（OsPIP1、OsPIP2）与籽粒脱水速率有关，且上调表达，本研究也得到了类似结果。Liu 等17研究表明，适度表达 OsPIP1;1 增加了水稻耐盐性及种子萌发率。通常具有多种水转运活性的水稻水通道蛋白可能在不同组织和细胞内促进水通量和维持水势方面发挥着不同的作用24-25。我们推测 OsPIP1;1 在种子成熟干燥过程中，对水分运输通道活性的调节发挥着重要作用。综上所述，OsPIP1;1 是 qGDR2.3 与脱水速率相关的候选基因。qGDR4.1 区间定位到的基因 LOC_Os04g32480与克隆基因 OsTIFY9 共定位21。OsTIFY9 锌指蛋白是 TIFY 家族中一个新的植物特异性基因，具有茉莉酮酸酯 ZIM 结构域蛋白，是水稻中的 JA 信号抑制因子，参与调节拟南芥中多种植物特异性生物过程，作为 OsTIFY 家族之一的 OsTIFY11a 是胁迫诱导基因，过表达导致对脱水胁迫和盐胁迫的耐受性显著提高21。LD 分析表明该位点 SNP 与 OsTIFY9的启动子及编码区 SNP 均存在紧密连锁。本研究qGDR4.1 区间定位的 LOC_Os04g32480 与 OsTIFY9功能类似，可能对水稻种子的脱水耐性具有增强作用。因此，把 OsTIFY9 作为与种子脱水速率相关的候选基因之一。qGDR4.2区间的基因LOC_Os04g53240与克隆基因 OsATG8b（自噬相关蛋白）同源22，通过 LD分析发现 qGDR4.2 区间存在与其紧密连锁的 SNP。通 过LD分 析 发 现qGDR6.4区 间 的 基 因LOC_Os06g39960 与 OsbZIP48 共定位。OsbZIP48参与信号转导、对非生物刺激的反应、胚胎后发育等生物学过程，具有 DNA 结合、蛋白结合、DNA结合转录因子活性的分子功能。本研究在 2019 年快速脱水与慢速脱水方式中重复检测到的 SNP 主要位于 qGDR4.2、qGDR6.4。qGDR6.1 区间包含的候选基因 OsDREB1C（LOC_Os06g03670）为脱水反应元件结合蛋白。该基因在耐干性方面较敏感，具有转录激活活性，能与 DRE 顺式元件结合，介导特异基因表达，提高水稻萌发率，影响活性氧及渗透物质的积累，并能积极调节水稻对盐胁迫、渗透胁迫和冷胁迫的耐158 中国水稻科学(Chin J Rice Sci)第38卷第2期(2024年3月)受性18。脱水应答元件结合蛋白包含一个高度保守的 DNA 结合域，该结合域（EREBP/AP2 结构域）由 58 个氨基酸组成，包括 3 个-折叠。这对确定各种 DRE 顺式元件至关重要。通过 LD 分析发现，qGDR6-1位点中标记id6000900与OsDREB1C启动子及编码区 SNP 标记均存在紧密连锁（R2 0.5），共定位。本研究中检测到的基因 LOC_Os06g03670参与成熟期种子成熟脱水应答、清除活性氧的积累，起到保护和调控作用。综合分析，推荐 OsDREB1C作为 qGDR6.1 区间内与脱水耐性相关的候选基因。qGDR6.2区间的候选基因LOC_Os06g12350为氨基酸转运蛋白，该基因具有类似 OsAAP6 的功能，是一个正向调控水稻种子蛋白质含量的因子，能增大蛋白体 PB，调控游离氨基酸在体内分布26。同时，OsAAP6 可以作为信号分子引起一系列复杂的信号传导反应进而改变基因的表达，可通过调控水稻种子淀粉的合成与积累以及种子储藏蛋白来调控稻米的营养品质27。本研究推测 OsAAP6 与种子脱水过程中其氨基酸的合成、降解、转运、折叠等代谢活动有着重要作用。本研究中 qGDR10.1 区间定位到的丝氨酸羧肽酶同源物表达基因LOC_Os10g01134与已克隆基因OsSCP46 同源19。SCP 是一类真核生物蛋白水解酶，属于/水解酶家族，参与蛋白质折叠并起催化作用28。LD 分析表明该位点 SNP 与 OsSCP46 的启动子及编码区 SNP 均存在紧密连锁。叶玲飞等29发现 OsSCP 基因缺失突变体的耐旱性降低。Li 等19研究认为，OsSCP46 主要在发育过程中的种子（胚胎、胚乳和糊粉层）中表达，并受到 ABA 的诱导上调表达，敲减 OsSCP46 会导致籽粒变小以及促进种子萌发。本研究中推测该基因参与蛋白质的折叠、催化、水解，在种子脱水过程中提高对逆境的耐受性。因此，推测 OsSCP46 是 qGDR10.1 区间内与脱水耐性相关的候选基因之一。综合分析以上结果，初步推测 qGDR2.3、qGDR6.1、qGDR10.1、qGDR6.4、qGDR4.1 和qGDR4.2 可能参与种子脱水速率的调控，可作为候选 QTL 进一步研究。辅助信息：有 5 个辅助性表格放在中国水稻科学网站（http:/）。参考文献:1 刘忠奇,贺记外,张海清,刘爱民.植物种子脱水耐性的研究现状分析与展望J.中国农学通报,2020,36(2):36-41.Liu Z Q,He J W,Zhang H Q,Liu A M.Dehydration tolerance of plant seeds:Current research situation and prospectsJ.Chinese Agricultural Science Bulletin,2020,36(2):36-41.(in Chinese with English abstract)2 Zhou G F,Hao D R,Xue L,Chen G Q,Lu H H,Zhang Z L,Shi M L,Mao Y X.Genome-wide association study of kernel moisture content at harvest stage in maizeJ.Breeding Science,2018,68(5):622-628.3 Jia T J,Wang L F,Li J J,Ma J,Cao Y Y,Lbbersted T,Li H Y.Integrating a genome-wide association study with transcriptomic analysis to detect genes controlling grain drying rate in maize(Zea mays L)J.Theoretical and Applied Genetics,2020,133(2):623-634.4 刘显君,王振华,王霞,李庭锋，张林.玉米籽粒生理成熟后自然脱水速率QTL的初步定位J.作物学报,2010,36(1):47-52.Liu X J,Wang Z H,Wang X,Li T F,Zhang L.Primary mapping of QTL for dehydration rate of maize kernel after physiological maturingJ.Acta Agronomica Sinica,2010,36(1):47-52.(in Chinese with English abstract)5 Sala R G,Andra