兩個(gè)水稻葉色突變體的生理分析與基因定位研究.pdf

1、水稻是世界上最重要的糧食作物之一，約有一半以上的人口以其為主食，因此，提高水稻單產(chǎn)對(duì)維護(hù)世界糧食安全至關(guān)重要。水稻基因組較小，約430Mb，是單子葉模式植物。實(shí)踐證明，穩(wěn)定的突變體是研究水稻基因功能和水稻分子育種的重要材料。其中，矮化突變體的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用就是其中最典型的案例之一。育種技術(shù)的革新以及分子生物學(xué)發(fā)展的日新月異必然促進(jìn)常規(guī)育種的改良，為實(shí)現(xiàn)水稻育種的更高目標(biāo)創(chuàng)造條件。色素是植物從太陽(yáng)光吸收光電子進(jìn)行光合作用的靶物質(zhì)，隨著分子領(lǐng)域

2、研究的發(fā)展，其在高等植物研究中引起了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。近來(lái)，通過(guò)葉綠體缺乏突變體取得了一系列研究成果，葉綠體缺乏突變體是植物體內(nèi)某一種或幾種光合色素缺失或缺乏，該類突變體在葉綠體發(fā)育、葉綠素代謝、光合作用等研究中具有重要的價(jià)值。在水稻育種中，該類突變體可以利用其葉色標(biāo)記檢測(cè)雜交組合和繁殖不育系的純度，也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。盡管利用葉色突變體取得了一定的成果，與數(shù)量眾多的葉色突變性狀相比，許多研究尚需加強(qiáng)。我們實(shí)驗(yàn)室利用EMS處理自育優(yōu)良

3、恢復(fù)系縉恢10號(hào)，獲得了2個(gè)遺傳穩(wěn)定的葉色突變體。本論文針對(duì)這兩個(gè)突變體，系統(tǒng)研究了其遺傳特性、色素含量、細(xì)胞學(xué)結(jié)構(gòu)、分子定位等，為從分子水平進(jìn)一步深入了解水稻色素合成機(jī)制創(chuàng)造了條件。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.新型葉色突變體wyv1的鑒定與基因定位wyv1苗期葉片表現(xiàn)為黃白化，分蘗期轉(zhuǎn)為黃綠，抽穗期至成熟期表現(xiàn)為淡綠，因此命名為白黃綠轉(zhuǎn)換突變體(white-yellow-virescentleafmutant,wyv1)。突

4、變體的葉綠素含量顯著下降，下降趨勢(shì)與葉色表現(xiàn)成正相關(guān)。在苗期，表型最為典型，葉綠素含量最低，此時(shí)，測(cè)量葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在葉色變化嚴(yán)重部位，光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)、PSⅡ的實(shí)際量子效率(φPSⅡ)、電子傳遞速率(ETR)、初始熒光(Fo)、精光合速率(Pn)和PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量(Fv/Fm)等均顯著降低；然而，令人感興趣的是，在新抽出葉，葉色淡綠部位，Pn和Fv/Fm與野生型相比無(wú)顯著差異。遺傳分析表明，該性狀受核單

5、隱性基因控制，為分子定位WYV1基因，利用秈型不育系西農(nóng)1A與wyv1雜交，總共獲得了1698株F2隱性定位群體。利用SSR等標(biāo)記，最終把該基因定位在第3染色體上，位于SSR標(biāo)記Y7和Y6之間，遺傳距離分別為0.06cM和0.03cM。利用9311序列進(jìn)行比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)物理距離僅為84kb，這為WYV1基因的克隆和功能研究奠定了基礎(chǔ)，也為該基因在育種的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
　　 2.新型葉色突變體ygl5的鑒定與基因定位ygl5整個(gè)

6、生育期均表現(xiàn)穩(wěn)定的黃綠葉表型，總?cè)~綠素含量值為1.09mgg-1到3.11mgg1不等，其中，葉綠素a和葉綠素b僅為野生型的66.1％和61.2％，為典型的葉綠素缺乏突變體。抽穗期進(jìn)行細(xì)胞結(jié)構(gòu)觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除了葉綠體基粒片層略有減少外，其它結(jié)構(gòu)無(wú)明顯變化。與野生型相比，有效穗、株高、千粒重等農(nóng)藝性狀均顯著下降。遺傳分析表明，該突變表型受一對(duì)單隱性核基因控制。配制西農(nóng)1A和ygl5雜交組合，利用F2群體進(jìn)行定位，初步把YGL5基因定位在