水稻强秆基因SCM2和SCM3的等位基因挖掘：揭示野生型与突变体茎秆强度差异的分子机制

本文通过等位基因挖掘技术，系统分析了水稻强秆基因SCM2（1372 bp）和SCM3（1935 bp）在野生型BPT-5204与突变体TI-17/TI-26中的序列变异，发现关键氨基酸替换（如SCM2的T138D/R140A和SCM3的L131R/D132R）及蛋白质结构差异，揭示了这些变异与茎秆强度（SM、BS、FR、YM等参数）和抗倒伏性的关联，为气候适应性水稻育种提供了分子标记开发依据。

　　

Highlight

强秆性状使水稻能够抵御倒伏，并在风暴等恶劣天气条件下保持高产。具有强秆和发达根系的品种能为籽粒提供充足营养。自2010年以来，全球63%的农业因自然灾害严重受损（Hettiarachchi et al., 2018）。因此，培育高产、抗台风且适应气候变化的强秆水稻品种至关重要。

Discussion

强秆特性由多基因调控，本研究聚焦关键QTL——位于6号染色体的SCM2（即APO1基因）和3号染色体的SCM3（即FC1基因）。测序发现：

1. SCM2：野生型BPT-5204存在11个SNP和2个Indel，导致67个氨基酸替换，关键位点T138D/R140A影响F-box蛋白功能；

2. SCM3：BPT-5204存在29个SNP和4个Indel，引发182个氨基酸替换，L131R/D132R变异干扰TCP结构域功能。

   突变体TI-17/TI-26的蛋白基序长度、α-螺旋/β-折叠数量显著优于野生型，其等位基因分别与日本品种"Habataki"和"Chugoku117"高度同源。这些变异通过调控茎秆力学参数（如弯曲应力BS、截面模量SM、杨氏模量YM）显著提升抗倒伏性。

Conclusion

本研究为强秆性状分子育种提供了靶点：SCM2和SCM3的功能性等位基因可作为标记，指导全球水稻抗倒伏育种计划，助力气候适应性品种开发。

（注：翻译中省略了文献引用标识，保留专业术语如SNP/Indel等缩写，力学参数符号按原文格式使用_/^标注）