花青素是植株产生不同颜色的物质基础。水稻不同组织和器官会出现不同的颜色,如紫色、红色和无色,都是花青素积累的结果。籼型水稻品种协青早(XQZ)柱头呈现紫色,叶鞘和稃尖呈现红色。将协青早与白色柱头、无色稃尖的水稻粳稻品种Kitaake杂交,其F1植株全部表现出紫色柱头和红色稃尖,F2代群体出现三种分离表型,即紫色柱头红色稃尖、白色柱头红色稃尖、白色柱头无色稃尖,分离比符合9:3:4。这些结果表明,紫色柱头颜色是由2对显性互补基因控制,其中1对基因控制红色稃尖性状。在F2群体中,选择1300个白色柱头红色稃尖单株进行基因型分析,结果将1个显性基因定位在第1染色体InDel标记Z8和Z20之间,物理距离120 kb的区间;选择500个白色柱头无色稃尖的F2单株进行基因型分析,结果将另一个基因定位到第6号染色体SSR标记RM19556和RM19561之间的106 kb区间内,与dCAPs标记dCAP13共分离。参照日本晴序列进行候选基因预测,发现第1号染色体120 kb目标区间包含15个候选基因,对这些基因进行测序发现,ORF5在亲本协青早和Kitaake之间存在序列差异,该基因编码参与花青素合成的关键酶-二氢黄酮醇还原酶(DFR),命名为Ps-a;第6号染色体106 kb目标区间内包含一个控制水稻稃尖颜色的基因,将其命名为Ps-b。因此,我们优先将这两个基因确定为控制紫色柱头性状的候选基因。为了确定Ps-a和Ps-b基因在紫色柱头形成中的功能与作用,我们从协青早中克隆并获得了Ps-a和Ps-b基因的全长,构建了分别带有这两个基因的互补载体。利用农杆菌和成熟培转化体系将协青早的Ps-a基因转化到已携带Ps-b基因粳稻品种Kitaake的转基因材料,目前已获得转基因幼苗。将Ps-a和Ps-b基因分别转化Kitaake,已获得T0代植株和T1代种子,表型观察确认单独转化Ps-a基因无法恢复紫色柱头性状,而单独转化Ps-b基因只能互补红色稃尖性状,这暗示着紫色柱头性状应该是Ps-a和Ps-b两个基因共同作用的结果。