Low temperature at the germination stage is one of the major abiotic stresses limiting rice (Oryza sativa L.) production, especially in regions where rice seeds are sown directly. However, few relevant genetic loci and genes have been identified. In this study, we report the phenotypic analysis of low temperature germination (LTG) in 200 indica rice varieties and a genome-wide association study (GWAS) of LTG in this collection using 161,657 high-quality SNPs, which were identified via genotyping-by-sequencing (GBS) of all the rice varieties. A total of 159 genetic loci were detected, and they were evenly distributed on all 12 chromosomes. Among them, 51 loci were detected more than twice; in particular, 23 loci were detected repeatedly in both the wet and dry seasons, and 569 genes were predicted in the 200-kb genomic region harbouring these 23 loci. Furthermore, 14,742 differentially expressed genes (DEGs) were identified using RNA sequencing. By integrating GWAS and RNA sequencing, 179 candidate DEGs were obtained. Sequence variation in the region of loci 95 was analyzed using 20 varieties with extreme phenotype. The polymorphisms of three DEGs (Os07g0585500, Os07g0585700, Os07g0585900) were associated with their phenotypes. Haplotype analysis of the three genes demonstrated that almost all the varieties with the same haplotype as japonica Nipponbare on the three DEGs showed high LTG ability. These findings provide valuable information for understanding the genetic control of LTG and performing molecular breeding with marker-assisted selection in indica rice.

中文翻译：

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全基因组关联研究揭示了有助于籼稻萌发期耐寒性的新遗传位点

发芽阶段的低温是限制水稻 (Oryza sativa L.) 生产的主要非生物胁迫之一，特别是在直接播种水稻种子的地区。然而，很少有相关的遗传位点和基因被鉴定出来。在这项研究中，我们报告了 200 个籼稻品种低温萌发 (LTG) 的表型分析和该集合中 LTG 的全基因组关联研究 (GWAS)，使用 161,657 个高质量 SNP，这些 SNP 通过基因分型鉴定-所有水稻品种的测序（GBS）。共检测到159个基因位点，均匀分布在全部12条染色体上。其中，检测到两次以上的位点有51个；特别是在雨季和旱季重复检测到23个位点，在包含这 23 个基因座的 200-kb 基因组区域中预测了 569 个基因。此外，使用 RNA 测序鉴定了 14,742 个差异表达基因 (DEG)。通过整合GWAS和RNA测序，获得了179个候选DEG。使用具有极端表型的 20 个品种分析了基因座 95 区域的序列变异。三个DEG（Os07g0585500、Os07g0585700、Os07g0585900）的多态性与其表型相关。三个基因的单倍型分析表明，几乎所有与日本晴在三个DEG上具有相同单倍型的品种都表现出较高的LTG能力。这些发现为了解 LTG 的遗传控制和利用标记辅助选择在籼稻中进行分子育种提供了有价值的信息。使用 RNA 测序鉴定了 742 个差异表达基因 (DEG)。通过整合GWAS和RNA测序，获得了179个候选DEG。使用具有极端表型的 20 个品种分析了基因座 95 区域的序列变异。三个DEG（Os07g0585500、Os07g0585700、Os07g0585900）的多态性与其表型相关。三个基因的单倍型分析表明，几乎所有与日本晴在三个DEG上具有相同单倍型的品种都表现出较高的LTG能力。这些发现为了解 LTG 的遗传控制和利用标记辅助选择在籼稻中进行分子育种提供了有价值的信息。使用 RNA 测序鉴定了 742 个差异表达基因 (DEG)。通过整合GWAS和RNA测序，获得了179个候选DEG。使用具有极端表型的 20 个品种分析了基因座 95 区域的序列变异。三个DEG（Os07g0585500、Os07g0585700、Os07g0585900）的多态性与其表型相关。三个基因的单倍型分析表明，几乎所有与日本晴在三个DEG上具有相同单倍型的品种都表现出较高的LTG能力。这些发现为了解 LTG 的遗传控制和利用标记辅助选择在籼稻中进行分子育种提供了有价值的信息。使用具有极端表型的 20 个品种分析了基因座 95 区域的序列变异。三个DEG（Os07g0585500、Os07g0585700、Os07g0585900）的多态性与其表型相关。三个基因的单倍型分析表明，几乎所有与日本晴在三个DEG上具有相同单倍型的品种都表现出较高的LTG能力。这些发现为了解 LTG 的遗传控制和利用标记辅助选择在籼稻中进行分子育种提供了有价值的信息。使用具有极端表型的 20 个品种分析了基因座 95 区域的序列变异。三个DEG（Os07g0585500、Os07g0585700、Os07g0585900）的多态性与其表型相关。三个基因的单倍型分析表明，几乎所有与日本晴在三个DEGs上具有相同单倍型的品种都表现出较高的LTG能力。这些发现为了解 LTG 的遗传控制和利用标记辅助选择在籼稻中进行分子育种提供了有价值的信息。三个基因的单倍型分析表明，几乎所有与日本晴在三个DEG上具有相同单倍型的品种都表现出较高的LTG能力。这些发现为了解 LTG 的遗传控制和利用标记辅助选择在籼稻中进行分子育种提供了有价值的信息。三个基因的单倍型分析表明，几乎所有与日本晴在三个DEG上具有相同单倍型的品种都表现出较高的LTG能力。这些发现为了解 LTG 的遗传控制和利用标记辅助选择在籼稻中进行分子育种提供了有价值的信息。