ABSTRACT Low oxygen concentrations in flooded paddy fields cause poor seedling establishment in wet direct seeded rice. We aimed to identify novel genomic regions associated with coleoptile elongation under anaerobic conditions in order to improve seedling establishment. Chromosome segment substitution lines (CSSLs), substituted with Koshihikari (Japonica-type) in the IR 64 genetic background (Indica-type) were evaluated. These lines were imbibed with a hydroponic solution containing Oxyrase to create a stable anaerobic condition and coleoptile lengths were measured six days after incubation at 30°C. Among the CSSLs, only SL2111 had a significantly longer coleoptile (23.9 mm) than that of IR 64 (14.3 mm). From genotype and phenotype analyses, a novel QTL, referred to as qACE3.1, for coleoptile elongation under anaerobic conditions was detected on chromosome 3. To explore the molecular mechanism of qACE3.1, the expression levels of genes encoding enzymes involved in starch degradation and fermentation were assessed. In SL2111 coleoptiles, the expression levels of pyruvate decarboxylase were significantly higher than in IR 64 coleoptiles whereas those of alcohol dehydrogenase were lower. In contrast, no differences were observed in the expression levels of genes associated with starch degradation. These results imply that qACE3.1 may specifically affect fermentative metabolism. In addition, we evaluated the impact of qACE3.1 on seedling establishment under flooded conditions in a paddy field. GRAPHICAL ABSTRACT

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厌氧条件下水稻胚芽鞘伸长数量性状位点的检测与表征

摘要水淹稻田中的低氧浓度导致湿直播水稻的幼苗建立不良。我们旨在确定与厌氧条件下胚芽鞘伸长相关的新基因组区域，以改善幼苗的建立。评估了在 IR 64 遗传背景（籼型）中用越光（粳稻型）替代的染色体片段替代系（CSSL）。这些细胞系用含有氧化酶的水培溶液吸收以产生稳定的厌氧条件，并在 30°C 孵育 6 天后测量胚芽鞘长度。在 CSSL 中，只有 SL2111 的胚芽鞘（23.9 毫米）明显长于 IR 64（14.3 毫米）。从基因型和表型分析，一个新的 QTL，称为 qACE3.1，在第 3 号染色体上检测到厌氧条件下胚芽鞘伸长。为了探索 qACE3.1 的分子机制，评估了编码参与淀粉降解和发酵的酶的基因的表达水平。在 SL2111 胚芽鞘中，丙酮酸脱羧酶的表达水平显着高于 IR 64 胚芽鞘，而乙醇脱氢酶的表达水平较低。相反，与淀粉降解相关的基因的表达水平没有观察到差异。这些结果意味着 qACE3.1 可能会特别影响发酵代谢。此外，我们还评估了 qACE3.1 对稻田淹水条件下幼苗建立的影响。图形概要 评估了编码参与淀粉降解和发酵的酶的基因的表达水平。在 SL2111 胚芽鞘中，丙酮酸脱羧酶的表达水平显着高于 IR 64 胚芽鞘，而乙醇脱氢酶的表达水平较低。相比之下，与淀粉降解相关的基因的表达水平没有观察到差异。这些结果意味着 qACE3.1 可能会特别影响发酵代谢。此外，我们评估了 qACE3.1 对稻田淹水条件下幼苗建立的影响。图形概要 评估了编码参与淀粉降解和发酵的酶的基因的表达水平。在 SL2111 胚芽鞘中，丙酮酸脱羧酶的表达水平显着高于 IR 64 胚芽鞘，而乙醇脱氢酶的表达水平较低。相反，与淀粉降解相关的基因的表达水平没有观察到差异。这些结果意味着 qACE3.1 可能会特别影响发酵代谢。此外，我们还评估了 qACE3.1 对稻田淹水条件下幼苗建立的影响。图形概要 与淀粉降解相关的基因的表达水平没有观察到差异。这些结果意味着 qACE3.1 可能会特别影响发酵代谢。此外，我们还评估了 qACE3.1 对稻田淹水条件下幼苗建立的影响。图形概要 与淀粉降解相关的基因的表达水平没有观察到差异。这些结果意味着 qACE3.1 可能会特别影响发酵代谢。此外，我们还评估了 qACE3.1 对稻田淹水条件下幼苗建立的影响。图形概要