Ghd7.1通过调控稻米蛋白质含量提升食味品质的分子机制研究

为解决稻米食味品质与蛋白质含量的负相关关系，华中农业大学研究人员通过染色体片段置换系(CSSL)定位到关键基因Ghd7.1，发现其通过抑制氨基酸转运蛋白基因OsAAP6表达降低籽粒蛋白质含量，并利用CRISPR-Cas9技术验证该基因功能。研究首次揭示Ghd7.1在调控蛋白质合成通路中的核心作用，为优质高产水稻育种提供了新靶点。

　　

稻米作为全球半数人口的主粮，其食味品质与营养价值的平衡一直是育种难题。传统观点认为高蛋白质含量会导致米饭硬度增加、黏弹性下降，但调控这一性状的遗传机制尚不明确。随着消费升级，市场对"好吃又高产"水稻品种的需求日益迫切，而现有育种技术难以突破蛋白质含量与食味品质的负相关瓶颈。

华中农业大学的研究团队在《The Crop Journal》发表的研究中，通过三套染色体片段置换系群体(NIP/ZS97、MH63/ZS97和ACC10/ZS97)进行QTL定位，结合分子生物学手段，揭示了开花基因Ghd7.1调控稻米蛋白质含量的新功能。研究采用近红外光谱分析、酵母单杂交、双荧光素酶报告系统等技术，发现Ghd7.1通过结合OsAAP6启动子的G-box顺式元件，抑制该氨基酸转运蛋白基因表达，从而降低谷蛋白含量并改善食味品质。

研究结果部分显示：
3.1 籽粒蛋白质含量变异分析
在三套CSSL群体中检测到蛋白质含量4.8%-11.6%的连续变异，其中qPC7-2位点与Ghd7.1共定位，NIP等位基因可使蛋白质含量降低8.3%。

3.2 QTL定位与精细作图
28个QTL中有6个与已知基因重叠，通过13.5kb区间内的单片段置换系将qPC7-2锁定在Ghd7.1基因区域。

3.3 Ghd7.1自然变异验证
566份种质分为6种单倍型，Hap6(ZS97型)因8-bp缺失导致功能缺失，蛋白质含量最高；而Hap1(NIP型)等功能性单倍型显著降低蛋白质含量。

3.4 CRISPR突变体分析
敲除Ghd7.1使谷蛋白含量恢复至ZS97水平，同步开花实验证实该效应独立于开花期调控。

3.5 食味品质改良
携带Ghd7.1^NIP
的9311改良系蛋白质含量降低15%，崩解值(BDV)提高而消减值(SBV)下降，食味评分显著提升。

3.8 分子机制解析
Ghd7.1通过结合OsAAP6启动子-1124bp处的G-box元件(CACGAC)抑制其表达，进而调控谷蛋白合成通路。

这项研究首次发现Ghd7.1在调控籽粒蛋白质合成中的双重功能：既能延迟开花期提高产量，又可改善食味品质。该基因不同单倍型对性状的差异化影响为分子设计育种提供了精确调控工具，尤其Hap2在适度延迟开花的同时有效降低蛋白质含量，具有重要应用价值。研究建立的"基因编辑-品质分析-分子机制"研究范式，为其他粮食作物品质改良提供了方法论参考。通过将Ghd7.1^NIP
等位基因导入杂交稻骨干亲本，有望培育出"高产优质"的新品种，解决当前杂交稻食味品质不佳的产业痛点。