基于比较转录组和QTL定位挖掘东乡野生稻苗期耐冷基因

Cold injury is one of the major disadvantage factors which influence the production of rice, especially in rice seedling stage. It is the most economic and effective method to solve rice seedling chilling damages by use of rice own cold resistance genes. Based on comparative transcriptome analysis of RNA-seq date for three cold-tolerant and one cold-sensitive rice genotypes under normal and cold stress, comparative transcriptome analysis was further conducted and a total of 462 differentially expressed gene (DEGs) were detected as common DEGs related to cold tolerance in Dongxiang wild rice and over-wintered offspring population (OOP) from Dongxiang wild rice and 93-11 in this study. Combining with 15 cold-tolerant QTL location information reported from Dongxiang wild rice seedling stage, we located 462 DEGs in QTL region. 15 DEGs were detected in QTL region and were considered as cold tolerance candidate genes of Dongxiang wild rice seedling stage. These genes will be imported rice receptor varieties for cold tolerance phenotypic characterization after sequencing and sequence alignment. This project can help to dig rice own cold resistance genes, and will provide strong safeguards for resistance source of rice cold breeding.

低温寒害是影响水稻产量的一个最主要的不利因素，尤其对水稻苗期的危害最为严重，挖掘水稻自身的耐冷基因培育耐冷性水稻品种是解决水稻苗期低温寒害问题最经济有效的方法。基于项目申请者前期完成的三个耐冷和一个冷敏感水稻材料在正常生长条件和冷胁迫条件下的转录组比较分析结果，在本项目研究中，项目申请人进一步对东乡野生稻、东乡野生稻与93-11杂交后的F2越冬群体（OOP）两个耐冷材料苗期的耐冷相关差异表达基因（DEGs）进行比较分析，获得了462个东乡野生稻和OOP共同的苗期耐冷相关DEGs，结合已报道的15个东乡野生稻苗期耐冷QTL的位置信息，本研究将462个DEGs着落到QTL所在区域，并将着落在QTL所在区域的15个DEGs作为东乡野生稻苗期耐冷候选基因，经克隆测序和序列比对后转化冷敏感水稻受体品种进行耐冷表型鉴定。该项目实施有助于挖掘水稻自身的耐冷基因，将为水稻抗寒育种寻找抗源提供有利的保障。

低温寒害是影响水稻产量的一个最主要的不利因素，尤其对水稻苗期的危害最为严重，挖掘水稻自身的耐冷基因培育耐冷性水稻品种是解决水稻苗期低温寒害问题最经济有效的方法。基于项目申请者前期完成的三个耐冷和一个冷敏感水稻材料在正常生长条件和冷胁迫条件下的转录组比较分析结果，在本项目研究中，项目申请人进一步对东乡野生稻、东乡野生稻与93-11杂交后的F2越冬群体（OOP）两个耐冷材料苗期的耐冷相关差异表达基因（DEGs）进行比较分析，获得了462个东乡野生稻和OOP共同的苗期耐冷相关DEGs，结合已报道的15个东乡野生稻苗期耐冷QTL的位置信息，本研究将462个DEGs着落到QTL所在区域，并将着落在QTL所在区域的15个DEGs作为东乡野生稻苗期耐冷候选基因，经荧光定量PCR验证，目前已完成对东乡野生稻qCTS3.3候选基因LOC_Os03g54970、qCTS3.3候选基因 LOC_Os03g53670、qCTS7.3候选基因LOC_Os07g08060.1、qCTS11.2候选基因 LOC_Os11g353900、qCTS12.2候选基因LOC_Os12g2209和qCTS12.3候选基因LOC_Os12g28250六个基因的克隆和其中三个候选基因的转基因工作，并分别成功获得30-40株转基因阳性植株，转基因阳性植株耐冷表型鉴定正在陆续进行之中，鉴于东乡野生稻基因组序列与栽培稻存在较大差异，本研究还对东乡野生稻的全基因组进行了测序、组装和注释，为剩下的9个候选基因的成功扩增和克隆提供了重要的序列参考信息。本项目挖掘出的东乡野生稻苗期耐冷基因，为水稻抗寒育种寻找抗源提供了有利的保障。