水稻黃綠葉突變體ygl11(t)的遺傳分析與基因精細(xì)定位.pdf

1、葉片是水稻進行光合作用的主要器官，它對水稻生長發(fā)育起著重要的作用，葉片光合作用是水稻產(chǎn)量的主要來源。水稻葉色突變體不僅僅是研究葉綠素的合成、調(diào)控和降解的過程、葉綠體的發(fā)育和光合作用非常重要的材料，也是水稻遺傳育種中一種特異的種質(zhì)資源。因此，水稻葉色突變體的遺傳分析和葉色調(diào)控基因的克隆和功能研究，在理論和生產(chǎn)實踐中具有重要意義。
　　本實驗室用60Co-γ射線輻照處理93-11的干種子，在突變體庫中篩選到一個水稻黃綠葉突變體，我們將

2、其命名為ygl11(t)(yellow green leaf)。本研究進行了突變體的形態(tài)學(xué)鑒定、主要農(nóng)藝性狀考察、葉綠素含量測定和葉綠體形態(tài)電鏡觀察以及葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)等研究，并通過遺傳分析和基因精細(xì)定位，初步確定了ygl11(t)的候選基因。主要結(jié)果如下:
　　1.突變體ygl11(t)在苗期葉片呈黃綠色，但隨植株的生長逐漸轉(zhuǎn)綠，抽穗期變?yōu)榻咏吧偷牡G色。突變體植株雖能正常結(jié)實，但生長勢明顯弱于野生型，株高降低8.1％，有效

3、穗數(shù)減少37.0％，總粒數(shù)減少18.5％，千粒重也降低了6.9％。
　　2.葉綠素含量測定結(jié)果表明，ygl11(t)突變體葉片中的葉綠素積累顯著慢于野生型，隨著植株生長，突變體的葉綠素含量增至接近野生型的水平。從苗期到抽穗期，突變體的葉色逐漸轉(zhuǎn)綠，其葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量由占野生型的58.47％、23.77％和49.9％逐漸升至93.56％、76.56％和89.8％。葉綠素a/b值也由7.6降為4.3。這些結(jié)果表明，在苗

4、期ygl11(t)突變體的光合色素合成受到嚴(yán)重抑制。
　　3.透射電鏡觀察分析表明，ygl11(t)突變體的葉綠體發(fā)育滯后于野生型:苗期突變體葉綠體的結(jié)構(gòu)正常，但葉綠體中類囊體堆疊數(shù)較少，基粒排列較為疏松;分蘗期的葉綠體的基粒片層間距離變大，整個葉綠體富含囊泡狀結(jié)構(gòu)，類囊體垛疊數(shù)依然較少，整個葉綠體仍然發(fā)育不良。而在灌漿期，突變體的葉綠體發(fā)育趨于正常。
　　4.熒光動力學(xué)分析表明，ygl11(t)突變體光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)的供

5、體側(cè)和受體側(cè)都受到顯著抑制，光合能力降低，光保護能力下降。突變體gl11(t)苗期的PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)與野生型無明顯差異，表明其光合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并沒有被破壞，但其PSⅡ的實際光合效率(Y(Ⅱ))、光化學(xué)淬滅系數(shù)(qP)、PSⅡ電子傳遞速率(ETR)和非光化學(xué)淬滅系數(shù)(NPQ)分別減少了27.7％、27.4％、33.6％和21.62％，表明苗期vgl11(t)突變體黃綠葉片中的每個葉綠體的光能吸收率及其光系統(tǒng)的光能利用率都顯著

6、降低。
　　5.遺傳分析表明，ygl11(t)突變體黃綠葉性狀受單隱性核基因控制。該基因被定位在第11號染色體短臂上，命名為YGL11(t)，位于InDel標(biāo)記s11-51和s11-58之間約42kb的區(qū)域內(nèi)。
　　6.該突變體定位區(qū)問內(nèi)共有9個開放閱讀框(ORF)，其中兩個基因與葉綠體發(fā)育相關(guān)，編碼高度同源的54kDa信號識別顆粒蛋白(cpSRP54)，分別為LOC_Os11g05552和LOC_Os11g05556?；?/p>

7、測序結(jié)果顯示，在ygl11(t)與野生型相比，LOC_Os11g05556無序列差異，而LOC_ Os11g05552基因在第6外顯子上（編碼區(qū)637-656bp）缺失20bp，產(chǎn)生移碼突變，并導(dǎo)致翻譯延遲終止。依據(jù)此20bp堿基缺失差異設(shè)計的InDel標(biāo)記D5552與YGL11(t)基因共分離，因此初步確定LOC_Os11g05552基因為YGL11(t)的候選基因。
　　7.LOC_Os11 g05552和LOCOs11g05