温带粳稻淀粉糊化特性的全基因组关联研究与转录组分析揭示OsGLUTN基因调控食味品质的分子机制

《Rice》：Comprehensive GWAS and Transcriptome Analysis Discovered Candidate Gene Associated with Starch Pasting Properties of Temperate japonica rice (Oryza sativa L.)

为解析温带粳稻食味品质的遗传基础，首尔国立大学研究人员通过GWAS和转录组分析，在284份种质中鉴定出59个显著SNP，发现除已知Wx基因外，染色体2上的OsGLUTN（编码高分子量谷蛋白样蛋白）通过调控淀粉糊化特性影响食味品质。功能验证显示该基因过表达导致粘度显著降低，为优质稻米育种提供了新靶点，成果发表于《Rice》。

　　稻米作为全球主粮，其食味品质(EQ)日益受到消费者关注。淀粉糊化特性是决定EQ的关键因素，但除已知Wx基因外，其遗传机制仍不明确。温带粳稻因其独特口感成为研究焦点，然而淀粉与蛋白质互作如何影响糊化特性尚待揭示。首尔国立大学的研究团队通过多组学整合分析，为这一领域带来突破性进展。

研究采用284份温带粳稻种质（含171个改良品种和113个地方品种），通过两年重复实验测量快速粘度分析(RVA)参数，包括峰值粘度(PKV)、最低粘度(HPV)等7项指标。利用Illumina HiSeq X平台进行全基因组测序（平均深度>10×），采用Fast-LMM进行GWAS分析，结合极端表型材料的RNA-seq（NovaSeq 6000平台，6Gb/样本）和T-DNA插入突变体验证。

结果部分显示：1）群体结构中PC1解释60.5%变异，确认材料为温带粳稻亚群；2）GWAS检测到59个显著SNP，除6号染色体Wx区域外，在2号和8号染色体发现新型位点，其中2号染色体LOC_Os02g13130（OsGLUTN）在两年数据中均显著；3）转录组聚类将极端表型分为两组，低粘度品种OsGLUTN表达量是髙粘度组的2.34倍（P<0.01）；4）单倍型分析发现Hap3型品种粘度显著降低；5）35S增强子激活标签系OsGLUTN-D的RVA验证显示：峰值粘度降低7.8%（189.5→174.67 RVU），最终粘度降低11.7%（218.56→193.0 RVU）。

讨论指出，OsGLUTN作为编码高分子量谷蛋白亚基的基因，可能通过改变淀粉-蛋白质基质结构影响粘度特性。与小麦Glu-1基因功能类比，该发现为谷物品质研究提供新视角。虽然Wx仍是主要效应位点，但新位点解释约15%表型变异，为分子标记辅助育种提供补充靶点。研究创新性体现在：首次将贮藏蛋白代谢与淀粉糊化特性关联，建立从基因到品质性状的完整证据链。

该成果对优质稻米育种具有双重意义：一方面，OsGLUTN可作为除Wx外的新调控靶点；另一方面，提出的多组学整合策略为复杂农艺性状解析提供范式。未来研究可深入探索该基因在不同亚种中的等位变异，以及其与淀粉合成关键酶（如GBSSI、SSIIa）的互作机制。