水稻斑馬葉表型突變性狀的發(fā)生規(guī)律與遺傳生理基礎(chǔ)研究.pdf

1、從光溫敏雄性不育系鄂豐1s的雜交后代獲得一種苗期葉片間斷失綠的材料，表現(xiàn)為苗期移栽后新生葉片及葉鞘出現(xiàn)橫向間斷失綠的斑馬狀條紋。經(jīng)多代篩選育成斑馬葉性狀穩(wěn)定的不育材料B03S。為了探明該性狀的遺傳生理基礎(chǔ)，本研究對B03S在不同播期和不同時期移栽，對其突變表型觀察鑒定，在斑馬葉性狀表現(xiàn)過程中測定葉片色素含量、葉綠素?zé)晒夂涂寡趸富钚砸约坝^察葉綠體超微結(jié)構(gòu)。用B03S與恢復(fù)系的雜交分離后代分析遺傳特性，并通過低溫處理及育性鑒定篩選帶有標(biāo)記

2、性狀的后代材料。同時利用轉(zhuǎn)錄組測序、蛋白質(zhì)雙向電泳和串聯(lián)質(zhì)譜鑒定技術(shù)分析斑馬紋表現(xiàn)時期黃/綠部分葉片基因及蛋白表達(dá)差異，并通過qPCR和Western Blot分析對相應(yīng)時期葉片轉(zhuǎn)錄組及蛋白質(zhì)雙向?qū)嶒灲Y(jié)果進行驗證。主要研究結(jié)果如下:
　　1.斑馬葉性狀屬1對隱性基因控制的遺傳性狀。以B03S為母本，以常規(guī)材料9311、N22、RM5、TXZ為父本進行雜交，F(xiàn)1群體單株在移栽后無突變表型出現(xiàn)，F(xiàn)2群體單株出現(xiàn)性狀分離并且符合3∶1的

3、分離比。斑馬葉植株的多代自交群體中不發(fā)生性狀分離，能夠穩(wěn)定遺傳。同時對較優(yōu)的雜交組合B03S×9311的后代材料進行連續(xù)五年的低溫處理和育性鑒定，選育出一套帶有斑馬葉標(biāo)記性狀的可育材料以及與母本表型相近的斑馬葉不育系材料。
　　2.在隱性純合狀態(tài)下斑馬葉性狀需經(jīng)過移栽過程刺激產(chǎn)生。突變體在秧苗期表現(xiàn)為正常綠色，移栽后一周左右新生葉片及葉鞘表現(xiàn)出一種明顯的橫向間斷失綠的表型。且突變表型僅在移栽后2-3片新生葉中出現(xiàn)，后期再生長的葉片

4、為正常的全綠葉。分期播種移栽及不同時期移栽均能穩(wěn)定表現(xiàn)出斑馬葉性狀。
　　3.斑馬葉屬葉綠素合成與葉綠體發(fā)育缺陷類型。斑馬葉表現(xiàn)過程中色素含量下降明顯，Z-Y中葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量分別下降82.8％、81.0％、67.7％，Z-Y葉綠素?zé)晒庵礔0、Fm顯著降低，φ PSⅡ、ETR下降幅度分別超過22％和28％，葉綠素?zé)晒庀嚓P(guān)指標(biāo)下降與葉片色素含量降低緊密相關(guān)。透射電鏡結(jié)果顯示:Z-Y中葉綠體大小正常，內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)育不完

5、全，有許多自噬體結(jié)構(gòu)，類囊體缺失嚴(yán)重，基粒數(shù)量明顯減少，且片層垛疊較少。抗氧化酶活性測定表明Z-Y中SOD、POD酶活最高，且POD酶活差異達(dá)到極顯著水平。
　　4.斑馬葉表現(xiàn)期轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果篩選出720 DEGs，在Z-Y中有303個基因上調(diào)表達(dá)，417個基因下調(diào)表達(dá)，這些基因主要富集在次生代謝產(chǎn)物合成、抗逆、光合、核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白合成過程以及與能量相關(guān)的糖/淀粉代謝、氨基酸形成等途徑，對抗逆及葉綠體形成相關(guān)目的基因進行qPC

6、R驗證，結(jié)果顯示其表達(dá)趨勢與轉(zhuǎn)錄組結(jié)果一致。
　　5.斑馬葉表現(xiàn)期葉片蛋白質(zhì)雙向電泳鑒定出表達(dá)豐度在2倍或2倍以上差異蛋白點46個，僅在Z-Y表達(dá)的蛋白點79個，僅在Z-G表達(dá)的蛋白點19個。結(jié)合已有Rubisco抗體，采用Western Blot對蛋白質(zhì)雙向結(jié)果做進一步驗證，發(fā)現(xiàn)Z-G/Z-Y差異倍數(shù)在1.5倍左右，與雙向凝膠分析結(jié)果一致。串聯(lián)質(zhì)譜分析鑒定出28個差異表達(dá)蛋白，大部分蛋白質(zhì)參與蛋白結(jié)合、能量代謝、酶活及光合作用相