水稻脆秆突变体bc-wy7的鉴定与基因定位

脆秆突变体是研究植物茎秆机械强度遗传机制的理想材料。本研究利用^(60)Co-γ诱变粳稻品种‘武运粳7号’(‘Wuyunjing7’,wy7),在其后代中选到1份叶片、叶鞘、茎秆等组织易折断的脆性突变体,命名为bc-wy7(brittle culm from‘Wuyunjing7’)。与野生型相比,突变体bc-wy7在全生育期期间均表现出脆性,其株高变矮、穗长变短、穗粒数减少、生育期推迟,并出现包颈的表型。茎秆细胞壁糖组分分析表明,突变体bc-wy7茎秆细胞壁中纤维素和葡萄糖含量显著降低,木糖及阿拉伯糖的含量显著增加,其他糖成分含量与野生型无显著差异。荧光显微镜观察表明,突变体bc-wy7茎秆表皮层下方厚壁组织及厚壁细胞细胞壁变薄,薄壁细胞呈现变小的趋势,但排列更紧密。遗传分析结果表明,突变体bc-wy7的脆性性状由1对隐性核基因控制,利用图位克隆技术将该基因定位于第2染色体分子标记S2-52与S2-56间180 kb的物理区段内,该区段内包含1个已克隆的与茎秆机械强度相关的基因Brittle Culm 3(BC3)。测序结果表明,突变体bc-wy7中BC3基因第9外显子处有2个碱基缺失,造成移码突变使翻译提前终止;定量RT-PCR结果表明,脆秆突变体bc-wy7茎秆和叶片中BC3基因的表达量均降低。据此推断定位的脆秆基因bc-wy7为BC3基因的等位基因。