水稻斑马叶突变体zl7的鉴定与基因的精细定位

作     者：廉院训 韦子芸 张强 李清 任德勇 胡江 朱丽 高振宇 张光恒 郭龙彪 曾大力 钱前 沈兰 LIAN Yuanxun;WEI Ziyun;ZHANG Qiang;LI Qing;REN Deyong;HU Jiang;ZHU Li;GAO Zhenyu;ZHANG Guangheng;GUO Longbiao;ZENG Dali;QIAN Qian;SHEN Lan

作者机构：浙江师范大学化学与生命科学学院浙江金华321004 中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室杭州310006 

出 版 物：《中国水稻科学》 (Chinese Journal of Rice Science)

年 卷 期：2023年第37卷第2期

页      面：113-124页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(31971872,32171987) 水稻生物学国家重点实验室自主课题(2020ZZKT10205) 中国水稻研究所所级重点研发项目(CNRRI-2020-01) 浙江省重点研发计划资助项目(2021C02056) 

主　　题：水稻 叶绿体 遗传分析 图位克隆 

摘      要：【目的】斑马叶突变体作为水稻叶色突变体的重要种质资源,是研究植物光合作用机制和高光效育种的理想材料,对于解析光合作用机理和提高水稻产量具有重要意义。【方法】用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变粳稻品种春江06建立突变体库,从突变体库中筛选到1份苗期为斑马叶的突变体,该突变体被命名为zl7(zebra leaf7)。在常规大田种植条件下分别比较突变体与野生型在苗期、抽穗期和成熟期叶色表型和产量性状差异,通过透射电镜实验分析叶片叶绿体发育情况,利用图位克隆方法克隆候选基因,利用荧光定量PCR方法分析参与叶绿素合成和叶绿体发育相关基因的表达水平。【结果】从苗期开始,突变体zl7表现出典型的斑马叶,叶绿素含量降低,直到抽穗期,斑马叶表型消失,叶片逐渐复绿,叶绿素含量无明显差异。光合速率测定和电镜观察结果显示,突变体zl7的光合速率、气孔导度下降,叶绿体发育异常。与野生型相比,突变体的株高、分蘖、穗长、一次枝梗、二次枝梗和每穗粒数均显著降低,而粒长、粒宽和千粒重均略有增加。荧光定量PCR结果表明突变体中参与叶绿素降解相关基因的表达量显著升高,而参与叶绿素合成和叶绿体发育相关基因的表达量显著降低。遗传分析表明,该突变体受一对隐性核基因调控。通过图位克隆将该基因定位在第7染色体,测序发现突变体的目标基因ZL7编码区发生单碱基替换,导致一个氨基酸由丝氨酸变为天冬酰胺。【结论】ZL7(Zebra Leaf 7)突变导致叶绿体发育异常,水稻叶片出现斑马叶表型,该基因在叶绿素合成及叶绿体发育中起重要作用。