水稻葉色突變體的篩選及兩個(gè)葉色突變基因的定位.pdf

1、葉色突變體在水稻誘變材料中是一種較常見的突變類型，可作為研究植物葉綠體結(jié)構(gòu)、功能、遺傳、分化與發(fā)育、葉綠素的生物合成與降解、激素調(diào)節(jié)以及抗逆機(jī)制等一系列生長代謝過程的理想研究材料;同時(shí)由于葉色突變體一般情況下在苗期即可觀察到表型，有利于其突變基因的定位克隆。此外，在實(shí)際生產(chǎn)中，葉色可作為一種形態(tài)學(xué)標(biāo)記性狀，應(yīng)用于雜交種生產(chǎn)中，便于種子純度和真實(shí)性鑒定。因此，鑒定和克隆控制水稻葉色突變體的基因，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本

2、研究所使用的實(shí)驗(yàn)材料是從我單位收集保存的品種資源W017、南京11號(hào)、12西糯、夏951、IRAT118、SLG-1、Dongjin經(jīng)理化和插入誘變過后，通過多代篩選，獲得的49份穩(wěn)定的葉色變異的突變體材料。并對(duì)其中的部分材料苗期及成熟期的表型進(jìn)行了考察，測量了部分農(nóng)藝性狀，研究了葉綠素含量變化。與此同時(shí)對(duì)本實(shí)驗(yàn)室前期鑒定獲得的一份白化轉(zhuǎn)綠突變體和一份淡綠葉突變體進(jìn)行了表型考察和基因的定位研究。主要結(jié)果如下:
　　1.水稻葉色突變

3、體材料的篩選、鑒定:
　　2013年正季，將從本單位收集保存的品種資源W017、南京11號(hào)、12西糯、夏951、IRAT118、SLG-1、Dongjin人工誘變材料的M2代中篩選到的650份突變體種子(M3)按單株播種于南京農(nóng)業(yè)大學(xué)牌樓實(shí)驗(yàn)基地，每個(gè)株系播種200株，進(jìn)行重復(fù)觀測和鑒定。從中篩選出49份葉色突變體材料。對(duì)其中5份葉色突變體的田間表型進(jìn)行了詳細(xì)考察，同時(shí)對(duì)突變體和野生型的葉綠素含量進(jìn)行了測量和分析。并進(jìn)一步考察了突

4、變體和野生型的部分農(nóng)藝性狀。
　　2.水稻白化轉(zhuǎn)綠突變體2165的研究:
　　(1)水稻白化轉(zhuǎn)綠突變體2165是由日本晴和Kasalath的重組自交系群體中的一個(gè)家系經(jīng)歷自然突變后得到的。大田條件下，幼苗在兩葉一心期之前均表現(xiàn)白化，隨著溫度的升高和幼苗的不斷生長，白化的葉片逐漸轉(zhuǎn)綠直至完全恢復(fù)正常，與野生型葉色一致。通過測量對(duì)比，發(fā)現(xiàn)突變體株高、劍葉長、劍葉寬、穗長、有效分蘗等農(nóng)藝性狀與野生型差異均不顯著。表明，突變體的生長

5、受到基因突變的影響較小。
　　(2)通過溫敏實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)突變體的表型受溫度的影響，23℃條件下萌發(fā)的幼苗葉片完全白化;25℃條件下萌發(fā)的幼苗僅第一葉和第二葉表現(xiàn)白化;27℃條件下萌發(fā)的幼苗僅第一葉和第二葉的葉尖和葉片邊緣小部分表現(xiàn)白化;30℃條件下萌發(fā)的幼苗表現(xiàn)完全正常，與野生型無差異。測量葉綠素含量，發(fā)現(xiàn)在23℃、25℃和27℃3個(gè)溫度條件下，突變體2165的葉綠素和類胡蘿卜素的含量都顯著低于其野生型;而在30℃溫度條件下，突變體

6、和野生型差異不顯著。
　　(3)分別對(duì)23℃和30℃條件下培養(yǎng)的突變體2165和野生型幼苗的第二片葉進(jìn)行了透射電鏡觀察。23℃低溫環(huán)境下，突變體2165白化葉片中的葉綠體比野生型要小，內(nèi)部基本上看不見類囊體，而是出現(xiàn)野生型沒有的嗜鋨體;30℃條件下，突變體葉片中的葉綠體無論是體積還是類囊體結(jié)構(gòu)均與野生型很接近。以上結(jié)果提示突變的基因在低溫條件下影響了葉綠體的正常發(fā)育，高溫可使突變體的葉綠體發(fā)育恢復(fù)正常。
　　(4)在突變體2

7、165和秈稻品種N22的F2群體中挑選50株極端隱性單株，利用本實(shí)驗(yàn)室保存的分布于水稻12條染色體上的多態(tài)性較好的176對(duì)SSR引物，將突變基因初步定位于第5條染色體長臂的RM31標(biāo)記至長臂末端這一區(qū)間內(nèi)，在這一區(qū)間內(nèi)暫未發(fā)現(xiàn)具有類似表型基因的相關(guān)報(bào)道，因此，該基因可能是一個(gè)非常具有研究價(jià)值的新基因。
　　2.水稻黃化突變體T113的研究:
　　(1)水稻黃化突變體T113是在韓國An教授提供的受體為粳稻品種Dongjin的

8、T-DNA插入突變體庫中篩選得到的。突變體在30℃的人工光照培養(yǎng)箱和南京正季大田自然環(huán)境條件下，均表現(xiàn)為黃化表型，不同的是大田條件下突變體的黃化表型要更明顯一些，且到成熟期后，株高較野生型低25cm。溫敏實(shí)驗(yàn)表明，T113的黃化表型不受溫度影響，屬于溫鈍型突變體。測量發(fā)現(xiàn)突變體與野生型株高和抽穗期差異顯著，劍葉長、劍葉寬、抽穗期、分蘗數(shù)等性狀明顯減小。表明，T113突變基因不僅影響了葉色，還影響了植株的生長。
　　(2)測量幼苗期

9、和成熟期的T113和野生型葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量，發(fā)現(xiàn)幼苗期T113葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量明顯低于野生型，分別只有野生型的28％、27％、45％，成熟期后，黃化更為嚴(yán)重，T113葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量只有野生型的68％、66％、90％。
　　(3)對(duì)T113和野生型幼苗的第二片葉進(jìn)行透射電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)T113黃化葉片中葉綠體比野生型整體顏色要亮，類囊體的排列較野生型疏松，可能因?yàn)門113葉綠體中