水稻脆秆突变体bc1-wu3的鉴定与基因克隆

摘要 【目的】茎秆机械强度与植株抗倒伏性直接相关。发掘脆秆突变体，克隆其相关基因有助于了解茎秆机械强度遗传机制，为抗倒伏育种提供理论依据。【方法】在经60Co-γ诱变的粳稻品种武育粳3号后代群体中获得一个脆秆突变体，命名为bc1 -wu3（brittle culm 1 from Wuyujing3），以突变体bc1 -wu3为母本，Kasalath为父本构建相应的F2分离群体，采用图位克隆的方法定位相应脆秆基因。【结果】与野生型相比，突变体的叶片、叶鞘、茎秆等组织在全生育期始终表现为脆性，易折断；穗长和粒长显著降低，粒宽显著增加。茎秆细胞细胞壁糖成分测定表明，细胞壁中纤维素含量极显著下降，而木糖、葡萄糖及阿拉伯糖含量则显著增加。茎秆切片观察发现突变体茎秆的厚壁细胞层数减少，厚壁细胞细胞壁极显著变薄。遗传分析表明，bc1- wu3脆性性状受1对隐性核基因控制。采用图位克隆的技术将该基因定位于第3染色体标记MK12与MK18之间，物理距离为57 kb，在此定位区段内包含1个已克隆的脆性基因BC1（LOC_Os03g30250）。测序结果表明，突变体bc1-wu3中BC1基因第2外显子内（CDS 659 处）有1个碱基的替换(G-T)，导致编码氨基酸由半胱氨酸变异为苯丙氨酸。实时荧光定量PCR结果表明，BC1基因在脆秆突变体bc1-wu3茎秆中的表达量显著降低。【结论】据此推断本研究中定位的脆秆基因bc1-wu3为BC1新等位基因。相关结果加深了对BC1基因功能的认识，有助于阐明水稻茎秆强度遗传机制