水稻斑馬葉突變體zl11的圖位克隆和功能分析.pdf

1、本實驗室在蜀恢527的自然突變中篩選到一個水稻新型葉色突變體。與野生型植株相比，突變體苗期前期表型相同，后期葉片橫向間斷發(fā)黃，表現為“斑馬紋”，將該突變體命名為zl11（zebra leaf11）。我們利用zl11與秈稻品種9311雜交得到的F2代對該斑馬葉性狀做了遺傳分析;并以zl11與粳稻品種9516雜交得到的F2為定位群體，對該基因進行了精細定位，并對定位區(qū)間內的候選基因進行了預測。主要結果如下:
　　1、斑馬葉突變體苗期前

2、期表型與野生型相同，后期開始葉片間斷發(fā)黃，表現為“斑馬紋”;抽穗以后，斑馬葉黃斑與綠斑葉色逐漸接近，到成熟期突變體斑馬葉消失，但仍存在未能轉綠的部分。農藝性狀考察結果表明，突變體與野生型相比，其株高、劍葉長、寬、一次枝梗數、二次枝梗數、飽粒數及總粒數極顯著降低，穗長和結實率顯著升高，而有效分蘗數無明顯變化。
　　2、葉綠素含量測定結果表明，葉綠素含量的變化規(guī)律與葉色表型變化相一致?？側~綠素含量在苗期、分蘗期、抽穗期和成熟期呈先升高

3、再降低的趨勢;分蘗期葉綠素a在突變體葉片的綠斑區(qū)域與野生型相比下降了5.83％，而黃斑區(qū)域則降低了45.94％;葉綠素b則分別下降了72.81％和65.19％。通過透射電鏡對葉綠體的超微結構進行觀察發(fā)現，突變體綠斑區(qū)葉肉細胞與野生型相比基本相同，葉肉細胞內含有正常發(fā)育的葉綠體，葉綠體數目無較大差異，基質濃厚，但葉綠體體積增大且形狀不規(guī)則，基粒數減少，類囊體膜數量增多;而突變體黃區(qū)內葉綠體數減少，葉綠體形狀不規(guī)則，內含有淀粉粒和嗜鋨小體，

4、類囊體膜數量增多，但呈片段狀稀疏排列，形成許多小片層不規(guī)則分布。這說明葉綠素含量降低及葉綠體的發(fā)育異常導致突變體zl11的葉色變異。
　　3、葉綠素熒光動力學參數測定結果表明，突變體的綠區(qū)與野生型相比，Fv/Fm、qP、NPQ、Y(Ⅱ)、ETR分別下降了8.76％、76.04％、17.91％、76.39％和76.27％;而黃區(qū)分別下降了29.42％、93.75％、33.50％、95.83％和94.92％。說明突變體的光合活性、實際

5、光能轉換效率以及PSⅡ的絕對電子傳遞速率都有所下降，光合效率降低。
　　4、遺傳分析表明該突變由單隱性核基因控制。利用突變體zl11與9516雜交得到的F2代，將突變基因定位在第11號染色體長臂標記DW60與DW46之間的53.671Kb區(qū)間內。對該區(qū)間上存在的候選基因進行了測序及生物信息學分析，與已經公布的日本晴序列比對，結果發(fā)現LOC_Os11g37130基因的第2外顯子上發(fā)生了G到A的單堿基突變，其翻譯的氨基酸也發(fā)生了變化，

6、由脯氨酸變?yōu)榱涟彼帷?br>　　5、LOC_Os11g37130基因Real-time PCR分析表明，在野生型蜀恢527植株的各個組織中都有表達，且在葉中表達量最高，而在突變體的葉片中，該基因的表達量明顯下降。
　　6、通過RNAi干涉下調候選基因LOC_Os11g37130的表達量，可導致野生型葉色發(fā)生改變表現為黃綠葉;通過過表達候選基因LOC_Os11g37130的表達量，也導致野生型葉色發(fā)生改變，使得葉片顏色變深。亞細胞定