我所基因功能团队揭示水稻脆秆突变体bc22的遗传基础

水稻作为全球主要的粮食作物之一，其茎秆的机械强度直接关系到作物的抗倒伏能力和产量稳定性。然而，脆秆现象在水稻中普遍存在，限制了作物的产量和质量。

2024年初，我所基因功能团队在《Agriculture》期刊上，在线发表了题为“Identification and gene cloning of a brittle culm mutant ( bc22 ) in rice”的研究论文。该研究从EMS诱变的突变体库中鉴定了一个脆性茎秆突变体，命名为bc22；进一步表型分析发现，bc22突变体也表现出矮化、株型分散、小粒和少毛等明显的多效表型。宏观上，通过对突变体进行机械强度测定，明确茎秆抗折能力显著降低；在微观上，通过细胞壁密度和组分分析，确定其脆性增加主要是由细胞壁密度降低、半纤维素含量增加，木质素含量减少等因素导致的。采用BSA、全基因组重测序和MutMap等方法，确定了控制脆秆特性的单一隐性基因LOC_Os02g25230。该基因编码区一个碱基的突变导致第640位氨基酸由脯氨酸（Pro）突变为亮氨酸（Leu）。然而，互补植株的茎秆脆性、株型、粒型和绒毛等性状均与野生型相似，进一步证实BC22蛋白P640L突变是导致多效性表型的原因。脆秆水稻植物改变了细胞壁成分，易于压碎，使其不仅易于微生物降解，而且更容易被反刍动物消化和吸收。

这项研究不仅丰富了我们对水稻细胞壁生物合成机制的认识，而且为水稻的机械强度改良和粮饲兼用稻育种提供实践和理论依据。水稻所曹喜迎、周涛为论文共同第一作者，倪金龙副研究员和谷东方博士为论文共同通讯作者。这项研究得到了安徽省重点研发计划和安徽农业科学院青年人才计划的资助。