水稻白條紋葉白穗突變體基因wp4的圖位克隆.pdf

1、水稻（Oryza sativa L.）作為單子葉模式植物，其功能基因組學(xué)是世界科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。葉色突變頻率高，表型易于鑒定，已成為研究植物光合作用，葉綠素生物合成、降解，葉綠體的發(fā)育、結(jié)構(gòu)、功能、遺傳分化與調(diào)控的理想材料。
　　以粳稻品種早香粳中發(fā)現(xiàn)的白條紋葉白穗天然突變體wp4為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的生理學(xué)、細(xì)胞學(xué)和遺傳學(xué)研究。結(jié)果表明wp4苗期葉片為白條紋狀，分蘗期逐漸轉(zhuǎn)綠。孕穗期劍葉、劍葉鞘出現(xiàn)嚴(yán)重白條紋，抽穗后突變體

2、幼穗嚴(yán)重白化，但是成熟后發(fā)現(xiàn)育性正常；株高、穗粒數(shù)、單株產(chǎn)量顯著低于野生型，而抽穗期、分蘗數(shù)及千粒重等性狀與野生型無(wú)明顯差異。葉綠素測(cè)定發(fā)現(xiàn)，wp4苗期葉片，幼穗、劍葉、劍葉鞘葉綠素含量顯著低于野生型。突變體劍葉的凈光合速率也明顯低于野生型。對(duì)劍葉及幼穗細(xì)胞中葉綠體顯微結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)，突變體細(xì)胞中葉綠體數(shù)目顯著下降，部分細(xì)胞中葉綠體發(fā)育不良或無(wú)葉綠體。
　　突變體wp4與秈稻品種南京11、培矮64及粳稻品種日本晴的雜種F1葉片及幼穗

3、顏色都表現(xiàn)正常，其F2群體中正常與白穗單株都出現(xiàn)3:1分離，表明wp4白穗性狀符合單隱性基因控制的遺傳規(guī)律。利用從wp4與南京11衍生的F2群體中挑選出來(lái)的2937株白穗突變體表型單株，將突變體基因定位在第八染色體標(biāo)記dCAPS8-4與Z29之間8.65Kb的區(qū)域內(nèi)?；蝾A(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)只包含1個(gè)ORF（OsAK1），其編碼蛋白為一個(gè)腺苷酸激酶（Adenylate kinase）。在突變體中的OsAK1表達(dá)量明顯低于其野生型，但是序列比

4、對(duì)發(fā)現(xiàn)wp4與野生型在OsAK1區(qū)域及整個(gè)8.65kb內(nèi)，核苷酸沒(méi)有差異。利用Ubi啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)OsAK1基因cDNA及基因組DNA轉(zhuǎn)化到wp4中，轉(zhuǎn)基因植株都能恢復(fù)類(lèi)似野生型的正常表型，因此說(shuō)明OsAK1就是WP4基因。
　　組織表達(dá)顯示OsAK1在植物各個(gè)器官中都有表達(dá)，特別是在綠色組織中表達(dá)較高。亞細(xì)胞定位發(fā)現(xiàn)OsAK1編碼蛋白定位在葉綠體中。Real time RT-PCR分析發(fā)現(xiàn)很多葉色與光合作用相關(guān)基因在wp4中下調(diào)，該