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作物学报 2014年第4期40卷 591-599页

作者：马娇任德勇吴国超朱小燕马玲桑贤春凌英华何光华西南大学水稻研究所/转基因植物与安全控制重庆市市级重点实验室/南方山地农业教育部工程研究中心重庆400716

植物叶色变化对叶绿体发育和叶绿素生物合成等光合系统结构和调控机制的研究有着重要的理论意义。水稻叶缘白化突变体mal(marginal albino leaf),来源于恢复系缙恢10号(Oryza sativa ***)的EMS诱变群体,经过多代自交,其突变性状遗传稳... 详细信息

植物叶色变化对叶绿体发育和叶绿素生物合成等光合系统结构和调控机制的研究有着重要的理论意义。水稻叶缘白化突变体mal(marginal albino leaf),来源于恢复系缙恢10号(Oryza sativa ***)的EMS诱变群体,经过多代自交,其突变性状遗传稳定。与野生型相比,mal突变体整个生育期叶片边缘白化且叶片变窄,抽穗期倒三叶叶片、倒二叶叶边缘以及倒三叶叶边缘的叶绿素含量极显著降低。透射电镜观察发现,mal突变体叶片绿色部位细胞与叶绿体发育完全,白化部分叶肉细胞大部分中空,无明显完整的细胞器,叶绿体内部完全降解。遗传分析表明该突变体受隐性核基因控制,MAL被定位在第8染色体上SSR标记M22和InDel标记ID27之间,物理距离为171 kb。本研究将为MAL基因的图位克隆及功能研究奠定基础。

关键词：水稻(Oryza sativa L ) 叶缘白化突变体遗传分析基因定位

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水稻叶缘白化突变体mal的遗传分析与基因定位

水稻叶缘白化突变体mal的遗传分析与基因定位

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作者：马娇西南大学

学位级别：硕士

水稻产量的95%来自其叶片的光合作用,而叶片是水稻光合作用的主要器官,叶色相关基因的突变会改变水稻叶绿体的结构和功能,对光合作用产生影响,故而通过对水稻叶色突变体的研究有助于提高水稻产量,改善水稻品质,在水稻育种上具有重要的... 详细信息

水稻产量的95%来自其叶片的光合作用,而叶片是水稻光合作用的主要器官,叶色相关基因的突变会改变水稻叶绿体的结构和功能,对光合作用产生影响,故而通过对水稻叶色突变体的研究有助于提高水稻产量,改善水稻品质,在水稻育种上具有重要的理论意义和实践价值。本研究报道了一个水稻叶缘白化突变体mal(marginal albino leaf)来源于优良恢复系缙恢10号{Oryza sativa ***. indica)的EMS诱变群体,经过多代自交观察,其突变性状遗传稳定。本文对该突变体进行了形态学鉴定、光合色素含量分析、细胞透射电镜分析等研究,并对mal进行了遗传分析和精细定位。主要结论如下：1mal的表型鉴定突变体mal从苗期开始叶片边缘就呈现白化,一直持续到成熟,抽穗后,mal的三片功能叶的白化面积自上而下依次增大,即剑叶白化部分最少。mal突变体与野生型相比,植株显著变矮,表现为各节间的长度均显著变短。mal突变体叶片也明显变窄,倒二叶和倒三叶的长度也显著变短。此外,mal突变体的有效穗数、每穗粒数、每穗实粒数、千粒重与对照相比均显著降低,而结实率和主穗长则没有明显变化。2光合色素含量分析为了研究mal突变体叶绿素含量的变化,我们在苗期和抽穗期分别测定了野生型和mal突变体的叶绿素含量。结果表明,在苗期,mal突变体与野生型相比,各光合色素含量均极显著降低。抽穗期,与野生型相比,mal突变体剑叶和倒二叶各光合色素含量无明显差异,倒三叶各光合色素含量极显著降低。此外,与野生型相比,mal突变体倒二叶边缘、倒三叶边缘各光合色素含量均极显著降低,而倒二叶中部、倒三叶中部无显著差异。3光合特性和荧光动力学参数的测定与野生型相比,突变体mmal的初始荧光(Fo)、表观光合电子传递速率(ETR)没有差异,光适应下的最大量子产额Fv’/Fm’、非光化学猝灭效率(qN)均极显著高于野生型,表明突变体PS Ⅱ反应中心光能转换效率和原初光能捕获效率较高,但是其天线色素吸收的光能大部分以热形式散失导致其光能利用率较低。光合特性比较表明,突变体mal的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)极显著低于野生型,而细胞间CO2浓度(Ci)极显著高于野生型,蒸腾速率(Tr)与野生型无差异。光合色素是植物进行光合作用的必要条件,mmal光合色素均极显著降低可能导致净光合速率降低,引起光合作用原料CO2和H20积累,从而最终导致细胞间CO2浓度升高。4细胞结构分析采用透射电镜分别对分蘖期的野生型和突变体的叶片叶肉细胞进行观察分析,结果表明野生型和mal突变体叶片绿色部分叶肉细胞发育完全,细胞器均匀分布,叶绿体规则地贴壁分布,完整的被膜包裹,基质浓厚,基质片层有序排列。而mal突变体叶片白色部分的叶肉细胞发育严重不良,叶肉细胞内大部分中空,无明显完整的细胞器,叶绿体内部基本完全降解。5mmal的遗传分析用表型正常的不育系西农1A与mmal杂交,F1表型正常,说明该突变体受隐性基因控制。F2代群体中出现明显的分离,分别表现双亲性状,其中正常单株4102株,mal突变单株1325株。经卡方测验,正常株：突变株符合3：1分离比(χ2=0.69突变体受隐性单基因控制。6MAL基因的精细定位选用400对均匀分布于12条染色体上的SSR标记对亲本西农1A和mal进行多态性分析,结果发现位于第8染色体的SSR标记(?)RM1376、RM310、RM6429和RM7027与mal突变位点表现连锁,因此将MAL基因定位在标记RM310与RM6429之间。在两标记间进一步设计了4对SSR引物和30对InDel引物,其中M22和ID27在两亲本间表现出多态性,最终将MAL定位在SSR标记M22和InDel标记ID27之间,遗传距离分别为0.22cM和0.73cM,物理距离为171kb。根据gramene网站提供的基因注释信息(http:***/Oryzaativa/Location),在定位的171kb区域内共有预测基因33个。

关键词：水稻(Oryza sativa L.) 叶缘白化突变体遗传分析基因定位

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