水稻編碼類胡蘿卜素異構(gòu)酶基因ZEBRA LEAF 2的鑒定與克隆.pdf

1、水稻葉色突變體是研究光合色素代謝及葉綠體發(fā)育的重要材料,近年來(lái)利用圖位克隆的方法,已經(jīng)有70多個(gè)葉色突變相關(guān)基因被定位。類胡蘿卜素不僅是光合作用過程中的必須的色素,還能夠吸收額外產(chǎn)生的自由基,保護(hù)葉綠體免受活性氧的損傷。類胡蘿卜素異構(gòu)酶(CRTISO)是類胡蘿卜素合成中的一個(gè)關(guān)鍵酶,其編碼基因 OsCRTISO的突變會(huì)導(dǎo)致類胡蘿卜素合成受阻,含量下降,最終導(dǎo)致葉綠體的結(jié)構(gòu)被破壞,出現(xiàn)斑馬葉的表型。本研究通過甲基磺酸乙酯(EMS)誘變粳稻

2、品種‘日本晴’(Nipponbare),獲得了穩(wěn)定遺傳的“斑馬葉”突變體 ZEBRA LEAF2(zb2),該突變體在自然條件下從苗期開始表現(xiàn)為黃綠斑馬,到分蘗后期逐漸變?yōu)榈G色。溫度和光照均會(huì)對(duì)zb2的突變性狀造成影響。低溫條件下(24°C),斑馬表型明顯,隨著溫度的升高,突變表型逐漸減弱,32°C時(shí)完全恢復(fù)為正常綠色,溫度越低斑馬表型越明顯。強(qiáng)光照可增加“斑馬葉”黃色部分的面積。與野生型相比,zb2的葉綠素、類胡蘿卜素含量顯著降低,

3、株高、千粒重都明顯下降,但有效分蘗數(shù)增加。電鏡結(jié)果顯示zb2的葉綠體結(jié)構(gòu)受到破壞。通過圖位克隆,將目標(biāo)基因定位于第11號(hào)染色體上111.9 kb的區(qū)間內(nèi)。測(cè)序表明突變體在基因 ZB2的第9個(gè)外顯子上堿基 G突變?yōu)?T,該突變導(dǎo)致第413個(gè)氨基酸谷氨酸突變?yōu)榻K止密碼子,翻譯提前終止。該基因編碼一個(gè)類胡蘿卜素異構(gòu)酶(CRTISO),是類胡蘿卜素合成過程中的關(guān)鍵酶。實(shí)時(shí)熒光定量 PCR分析顯示 ZEBRA LEAF2(ZB2)在野生型葉片中表