茎秆强度作为一种重要的农艺性状,与植株的抗倒性密切相关。已有的研究表明,引起水稻倒伏的主要原因是茎秆机械强度不足。作为植株骨架的细胞壁,其纤维素、半纤维素和木质素含量与植株的机械强度密切相关。脆秆突变体属于一类纤维素、半纤维素、木质素含量改变,茎秆机械强度降低的突变体,可作为研究水稻茎秆强度和抗倒伏机理的重要材料。同时,由于脆秆突变体细胞壁的独特构成,其有可能成为一种新型牧业饲料和合成燃料乙醇的原料。目前,在水稻中已发现了多个脆秆突变体,相关脆秆基因如BC1-8、 BC10-12、BC14-15等参与了纤维素的代谢,现多数已被精细定位和克隆。因此,深入开展水稻脆秆突变体的分子机理研究,有助于进一步揭示植株机械强度变化机理,在水稻育种中具有重要的理论和实际意义。本研究利用日本晴经EMS(甲基磺酸乙酯)诱变处理后获得的一个脆秆突变体,命名为bc16(brittle culm16),进行了脆秆性状的的遗传分析和基因的精细定位。主要结果如下：1.突变体bc16茎秆和叶片的脆性在苗期就能表现,且具有株高变矮、主根和穗长变短、穗粒数减少、抽穗和成熟期推迟等特点。2.在茎秆细胞壁成分方面,突变体bc16的茎秆纤维素含量比野生型降低36.9%,而半纤维素含量则增加了23.6%,木质素含量在两者之间差异不明显。3.倒置荧光显微镜观察发现,突变体bc16的薄壁细胞形状无规则、排列紊乱,表皮层下厚壁组织的细胞壁比野生型要薄。透射电镜下观察到突变体bc16厚壁细胞次生壁和薄壁细胞壁的厚度也要比野生型薄。4.突变体bc16与野生型日本晴杂交的遗传分析表明,在F2中正常株与突变株分别为120株和38株,χ2=0.08<χ；05=3.84,符合3：1的比例,说明突变体bc16的脆秆性状受一对隐性基因控制。5.利用图位克隆的方法,bc16基因初定位于Indel标记2-B和2-E之间,精细定位于水稻第2号染色体长臂端Indel标记2-F和2-H间66.6Kb的物理区间内。该区间共有7个候选基因,其中Os0冶0738900参与次生壁纤维素合成,认为是bc16最佳候选基因。测序结果表明,bc16突变体中的Os02g0738900基因从ATG开始第5113位,在第13内含子近末端发生了T→A的置换,导致转录过程中该内含子末端6个核苷酸被剪切到：mRNA中,最终导致翻译提前终止。实时荧光定量PCR结果表明Os02g0738900基因在bc16脆秆突变体根、茎、叶中的表达量降低。bc16基因可能是通过调控厚壁组织次生细胞壁和薄壁细胞初生壁的合成来影响水稻的茎秆脆性。