Complete panicle exsertion (CPE) is an economically important quantitative trait that contributes to grain yield in rice. We deployed an integrated approach for understanding the molecular mechanism of CPE using a stable EMS mutant line, CPE-109 of Samba Mahsuri (SM) exhibiting CPE. Two consistent genomic regions have been identified for CPE through QTL mapping [qCPE-4 (28.24-31.22 Mb) and qCPE-12 (2.30-3.18 Mb)] and QTL-sequencing [Chr-4 (31.21-33.69 Mb) and Chr-12 (0.12-3.15 Mb)]. Two non-synonymous SNPs, viz; KASP 12-12 (T→C; Chr12:1269983) in Os12g0126300; AP2/ERF transcription factor and KASP 12-16 (G→A; Chr12:1515198) in Os12g0131400; F-box domain-containing protein explained 81.05 and 59.61% phenotypic variance respectively and exhibited strong co-segregation with CPE in F2 mapping populations, advanced generation lines and CPE exhibiting SM mutants through KASP assays. The downregulation of these genes in CPE-109 compared to SM was observed in transcriptome sequencing of flag leaves which was validated through qRT-PCR. We propose that the abrogation of Os12g0126300 and Os12g0131400 in CPE-109 combinatorially influences the downregulation of ethylene biosynthetic genes viz. ACC synthase, ethylene-responsive factor-2, and up-regulation of gibberellic acid synthetic genes viz. ent-kaurene synthase and two cytokinin biosynthesis genes viz. cytokinin-O-glucosyltransferase 2, carboxy-lyase which result in complete panicle exsertion.

Alternative splicing (AS) is a molecular mechanism governing gene expression, particularly in plants, wherein a single gene can yield multiple mRNA transcripts, thereby diversifying the resulting protein isoforms. Panicle exsertion (PE) is an important trait associated with grain yield in rice. We deployed the mRNA sequencing (transcriptome) data from incompletely exserted panicle genotype, BPT-5204 and its ethyl methanesulphonate (EMS) mutant lines viz., CPE-109 and CPE-110 exhibiting completely exserted panicle for identification of Alternative Splicing (AS) events. Our systematic analysis using rMATS package revealed 414 and 368 genes alternatively spliced upon the comparison of CPE-109 with BPT-5204 and CPE-110 with BPT-5204 respectively. We identified alternative 3′ splice site (A3SS) as the predominant AS type upon comparison of CPE-109 with BPT-5204 (51.20% A3SS) and CPE-110 with BPT-5204 (48.91% A3SS) at panicle initiation stage. In total 23 and 19 genes emanated multiple transcripts via., AS. Remarkably, upon comparison of splicing data of CPE-109 with BPT-5204 and CPE-110 with BPT-5204, we found three common genes namely, Os07g0406600 encoding DDHD domain containing protein, Os10g0442100 encoding tRNA methyltransferase and Os04g0675800 encoding H0103C06.10 protein, that generated more than two transcripts via., AS. These genes can be further validated for determining its role in panicle exsertion through gene expression studies, overexpression and functional characterization.