水稻黃綠葉基因YGL3的圖位克隆及功能分析.pdf

1、葉片是植物進(jìn)行光合作用的主要器官，水稻產(chǎn)量的95％來源于葉片的光合作用產(chǎn)物。葉綠素是植物葉綠體內(nèi)參與光合作用的重要色素，是光合色素的主要成分。一般正常綠色植物葉片表現(xiàn)為綠色，一旦葉片中葉綠素的合成或降解出現(xiàn)問題，就會(huì)造成不正常的葉色表型，即葉色突變。葉色突變也是水稻中較常見的一種突變類型，葉色突變體常被作為特殊標(biāo)記性狀，用來研究葉綠素生物合成或降解途徑、葉綠體的結(jié)構(gòu)功能、植物光合作用機(jī)制等。因此，發(fā)掘和鑒定水稻葉色突變基因，開展與葉綠素

2、相關(guān)基因的定位、克隆以及功能分析具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本研究以水稻品種蜀恢527自然突變產(chǎn)生的能夠穩(wěn)定遺傳的黃綠葉突變體ygl3為材料，對其形態(tài)生理特征和主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行了考察，并通過圖位克隆的方法對目的基因進(jìn)行了定位。主要研究結(jié)果如下:
　　1.ygl3突變體的表型特征和主要農(nóng)藝性狀:突變體在整個(gè)生育期中都表現(xiàn)為黃綠色。在成熟期調(diào)查主要農(nóng)藝性狀結(jié)果表明，該突變體穗長增長了23.25％，劍葉長增長了34.93％

3、，單株分蘗數(shù)降低了42.86％，差異達(dá)極顯著水平。突變體的穗著粒密度是野生型的85.57％，結(jié)實(shí)率增加了6.79％，千粒重增加13.89％，但是突變體產(chǎn)量顯著低于野生型。
　　2.ygl3突變體葉綠素含量測定和葉綠體結(jié)構(gòu)分析:分別在苗期、分蘗期、抽穗期測定野生型和突變體葉綠素含量，結(jié)果顯示，ygl3突變體的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量在各個(gè)時(shí)期都顯著低于野生型親本，表明該突變體葉綠素含量的降低導(dǎo)致了黃綠葉表型。運(yùn)用透射電子顯微

4、鏡對葉綠體形態(tài)和結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)，與野生型相比，突變體ygl3的葉綠體形狀不規(guī)則且數(shù)目減少，每個(gè)基粒僅由少數(shù)幾個(gè)類囊體垛疊而成，沒有成形的淀粉顆粒，且嗜鋨小體外移。這說明ygl3突變體的葉綠體發(fā)育受到抑制。
　　3.ygl3突變性狀的遺傳分析和基因定位:將ygl3突變體與9311雜交，F(xiàn)1群體全部表現(xiàn)為綠葉，自交得到F2群體，其綠葉株和黃綠葉株經(jīng)卡平方測定，x2=1.82＜x20.05，1=3.84，符合3∶1的分離比，由此說明，yg

5、l3突變性狀是由一對隱性核基因控制。利用突變體ygl3與粳稻品種9516雜交衍生的F2群體，將YGL3定位在第3號(hào)染色體標(biāo)記SSR-19與NEW-85之間的113Kb的區(qū)間上。該區(qū)間存在16個(gè)候選基因，測序結(jié)果表明，其中一個(gè)候選基因OsDVR（LOC_Os03g22780）的CDS區(qū)的第235個(gè)堿基有一個(gè)單堿基的替換，導(dǎo)致甘氨酸變成色氨酸，因此初步把OsDVR（LOC_Os03g22780）確定為ygl3的候選基因。
　　4.葉綠

6、素組分分析:序列分析表明OsD VR（LOC_Os03g22780）編碼一個(gè)聯(lián)乙烯還原酶(Divinyl reductase)，它能把各類葉綠素中間體的8-乙烯基團(tuán)還原成乙基，該過程是葉綠素生物合成不可或缺的。利用高效液相色譜檢測了野生型和ygl3突變體的葉綠素組成成分，結(jié)果顯示，ygl3突變體植株中葉綠素a和葉綠素b含量顯著下降，而葉綠素合成前體物聯(lián)乙烯葉綠素a含量顯著增加，只存在少量的單乙烯葉綠素a，從而使葉綠素含量減少。該結(jié)果表明