水稻葉色突變體的篩選及兩個葉色突變基因的定位.pdf

1、葉色突變體在水稻誘變材料中是一種較常見的突變類型，可作為研究植物葉綠體結構、功能、遺傳、分化與發(fā)育、葉綠素的生物合成與降解、激素調(diào)節(jié)以及抗逆機制等一系列生長代謝過程的理想研究材料;同時由于葉色突變體一般情況下在苗期即可觀察到表型，有利于其突變基因的定位克隆。此外，在實際生產(chǎn)中，葉色可作為一種形態(tài)學標記性狀，應用于雜交種生產(chǎn)中，便于種子純度和真實性鑒定。因此，鑒定和克隆控制水稻葉色突變體的基因，具有重要的理論意義和應用價值。
　　本

2、研究所使用的實驗材料是從我單位收集保存的品種資源W017、南京11號、12西糯、夏951、IRAT118、SLG-1、Dongjin經(jīng)理化和插入誘變過后，通過多代篩選，獲得的49份穩(wěn)定的葉色變異的突變體材料。并對其中的部分材料苗期及成熟期的表型進行了考察，測量了部分農(nóng)藝性狀，研究了葉綠素含量變化。與此同時對本實驗室前期鑒定獲得的一份白化轉綠突變體和一份淡綠葉突變體進行了表型考察和基因的定位研究。主要結果如下:
　　1.水稻葉色突變

3、體材料的篩選、鑒定:
　　2013年正季，將從本單位收集保存的品種資源W017、南京11號、12西糯、夏951、IRAT118、SLG-1、Dongjin人工誘變材料的M2代中篩選到的650份突變體種子(M3)按單株播種于南京農(nóng)業(yè)大學牌樓實驗基地，每個株系播種200株，進行重復觀測和鑒定。從中篩選出49份葉色突變體材料。對其中5份葉色突變體的田間表型進行了詳細考察，同時對突變體和野生型的葉綠素含量進行了測量和分析。并進一步考察了突

4、變體和野生型的部分農(nóng)藝性狀。
　　2.水稻白化轉綠突變體2165的研究:
　　(1)水稻白化轉綠突變體2165是由日本晴和Kasalath的重組自交系群體中的一個家系經(jīng)歷自然突變后得到的。大田條件下，幼苗在兩葉一心期之前均表現(xiàn)白化，隨著溫度的升高和幼苗的不斷生長，白化的葉片逐漸轉綠直至完全恢復正常，與野生型葉色一致。通過測量對比，發(fā)現(xiàn)突變體株高、劍葉長、劍葉寬、穗長、有效分蘗等農(nóng)藝性狀與野生型差異均不顯著。表明，突變體的生長

5、受到基因突變的影響較小。
　　(2)通過溫敏實驗，發(fā)現(xiàn)突變體的表型受溫度的影響，23℃條件下萌發(fā)的幼苗葉片完全白化;25℃條件下萌發(fā)的幼苗僅第一葉和第二葉表現(xiàn)白化;27℃條件下萌發(fā)的幼苗僅第一葉和第二葉的葉尖和葉片邊緣小部分表現(xiàn)白化;30℃條件下萌發(fā)的幼苗表現(xiàn)完全正常，與野生型無差異。測量葉綠素含量，發(fā)現(xiàn)在23℃、25℃和27℃3個溫度條件下，突變體2165的葉綠素和類胡蘿卜素的含量都顯著低于其野生型;而在30℃溫度條件下，突變體

6、和野生型差異不顯著。
　　(3)分別對23℃和30℃條件下培養(yǎng)的突變體2165和野生型幼苗的第二片葉進行了透射電鏡觀察。23℃低溫環(huán)境下，突變體2165白化葉片中的葉綠體比野生型要小，內(nèi)部基本上看不見類囊體，而是出現(xiàn)野生型沒有的嗜鋨體;30℃條件下，突變體葉片中的葉綠體無論是體積還是類囊體結構均與野生型很接近。以上結果提示突變的基因在低溫條件下影響了葉綠體的正常發(fā)育，高溫可使突變體的葉綠體發(fā)育恢復正常。
　　(4)在突變體2

7、165和秈稻品種N22的F2群體中挑選50株極端隱性單株，利用本實驗室保存的分布于水稻12條染色體上的多態(tài)性較好的176對SSR引物，將突變基因初步定位于第5條染色體長臂的RM31標記至長臂末端這一區(qū)間內(nèi)，在這一區(qū)間內(nèi)暫未發(fā)現(xiàn)具有類似表型基因的相關報道，因此，該基因可能是一個非常具有研究價值的新基因。
　　2.水稻黃化突變體T113的研究:
　　(1)水稻黃化突變體T113是在韓國An教授提供的受體為粳稻品種Dongjin的

8、T-DNA插入突變體庫中篩選得到的。突變體在30℃的人工光照培養(yǎng)箱和南京正季大田自然環(huán)境條件下，均表現(xiàn)為黃化表型，不同的是大田條件下突變體的黃化表型要更明顯一些，且到成熟期后，株高較野生型低25cm。溫敏實驗表明，T113的黃化表型不受溫度影響，屬于溫鈍型突變體。測量發(fā)現(xiàn)突變體與野生型株高和抽穗期差異顯著，劍葉長、劍葉寬、抽穗期、分蘗數(shù)等性狀明顯減小。表明，T113突變基因不僅影響了葉色，還影響了植株的生長。
　　(2)測量幼苗期

9、和成熟期的T113和野生型葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量，發(fā)現(xiàn)幼苗期T113葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量明顯低于野生型，分別只有野生型的28％、27％、45％，成熟期后，黃化更為嚴重，T113葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量只有野生型的68％、66％、90％。
　　(3)對T113和野生型幼苗的第二片葉進行透射電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)T113黃化葉片中葉綠體比野生型整體顏色要亮，類囊體的排列較野生型疏松，可能因為T113葉綠體中