中国水稻研究所稻种资源团队鉴定水稻茎秆脆性调控基因BC25

以下文章来源于The Crop Journal ，作者编辑部

木糖（UDP-Xyl）是细胞壁多糖合成所必需的糖供体。葡萄糖醛酸脱羧酶 (UXS) 作为UDP-Xyl合成的关键酶，可通过催化尿苷二磷酸葡萄糖醛酸（UDP-GlcA）还原脱羧形成UDP-Xyl。在水稻基因组中发现了6个UXS同源基因，而目前关于UXS基因参与调控水稻茎秆脆性的分子机制还鲜有报道。

近日，中国水稻研究所稻种资源团队在The Crop Journal在线发表了题为“Brittle culm 25, which encodes an UDP-xylose synthase, affects cell wall properties in rice”的研究论文。研究者利用EMS诱变处理日本晴得到茎秆脆性突变体bc25（brittle culm 25），鉴定并克隆了一个调控茎秆脆性的基因BC25，通过遗传学及生理生化实验揭示其分子调控机制。

研究者发现，与野生型相比，突变体bc25表现为全株变脆，株高变矮，籽粒变小，且结实率显著降低（图1）。细胞学观察发现，突变体bc25的细胞形态发生改变，且厚壁细胞的层数较野生型有所减少（图2）。利用F2分离群体定位与克隆了目的基因BC25，该基因编码参与纤维素合成的尿苷二磷酸葡萄糖醛酸脱羧酶，属于UXS基因家族。遗传互补实验发现，BC25基因的一处G/A单碱基替换导致了该突变体表型。同时发现，反义表达BC25可使转基因植株表现出与bc25相似的表型（图3）。单糖分析结果表明，BC25参与UDP-Xyl合成，且有一定程度的功能冗余。体外酶活分析表明，BC25蛋白具有很高的催化活性，可催化UDP-GlcA形成UDP-Xyl，而突变后的BC25蛋白没有相应的酶催化活性（图4）。该研究结果为进一步解析水稻细胞壁的形成机制提供了新的理论基础。

作者和基金项目

中国水稻研究所博士研究生徐思亮和助理研究员章孟臣为该文共同第一作者，杨窑龙副研究员和魏兴华研究员，以及浙江农林大学曾大力教授为共同通信作者。该研究得到浙江省重点研发计划项目（2021C02056，2021C02063-6）、国家重点研发计划项目（2021YFD1200503）、中国水稻研究所中央公益性科研院所基础研究资金（CPSIBRF-CNRRI-202101）和中国农业科学院科技创新工程项目（CAAS-ASTIP-201X-CNRRI）资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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