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种子休眠基因Sdr4的生物信息学分析与分子标记开发和应用

文献类型： 中文期刊

作者： 黄奇娜;姜鸿瑞;杨婕;于坤宇;杨长登;梁燕

作者机构：

关键词： 穗发芽;种子休眠Sdr4;水稻;生物信息学;分子标记辅助选择

期刊名称：中国水稻科学

ISSN： 1001-7216

年卷期： 2025 年

页码：

收录情况： 北大核心（2023版） ; ; CSCD（2025-2026年度） ; ; 科技核心（2024版） ; ; 农林核心（2024版）

摘要： 【目的】水稻收获前穗发芽严重制约产量与品质形成，该性状主要受种子休眠基因调控。解析种子休眠分子机制对改良水稻穗萌抗性具有重要理论价值与育种意义。【方法】综合运用生物信息学分析、分子标记开发及标记辅助选择技术，系统解析种子休眠基因Sdr4（Seed dormancy 4）的生物学功能，探究其分子标记在多基因型种质改良中的应用潜力。【结果】Sdr4启动子区含TATA-box等核心元件及ABA响应元件等多种顺式作用元件，其编码蛋白为低稳定性疏水蛋白（101-150氨基酸区段磷酸化修饰占比25.93%），三级结构以α-螺旋（15.50%）、β-折叠（15.50%）和无规则卷曲（66.37%）为主。开展3K单倍型数据库与AlphaFold分析表明Sdr4基因具有6种功能性突变的单倍型，且在强休眠种质Kasalath与弱休眠种质日本晴（Nipponbare）的Sdr4氨基酸序列存在多个位点差异。系统发育分析显示Sdr4在非洲栽培稻（Oryza glaberrima）与沼生菰（Zizania palustris）中具有高度保守性。通过Kasalath日本晴的Sdr4等位变异，开发了Sdr4-KF/KR与Sdr4-PF/PR两对功能标记，可精准区分种子休眠强度。基于25个水稻品种的分子检测筛选出休眠性显著差异的种质，并利用上述标记成功创制了强休眠型中组18改良系。【结论】Sdr4通过调控种子休眠深度影响水稻穗萌抗性。分子标记筛选表明20个主栽品种均呈种子弱休眠表型，利用Sdr4特异性标记选育的K17与K88新品系具有显著穗萌抗性。本研究为Sdr4功能解析及水稻抗穗萌分子育种提供了理论支撑与技术储备。

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