水稻白化基因AL5942的遺傳鑒定及早衰基因D475的圖位克隆.pdf

1、本文內(nèi)容分為兩部分進行論述：
　　第一部分 水稻白化突變體al5942的遺傳分析與精細定位
　　植物葉片是光合作用的主要場所，水稻（Oryza satiave）葉片葉色突變可直接或間接影響植物的光合效率，從而改變水稻產(chǎn)量。水稻葉色突變體的研究對水稻基因功能、葉綠素生物合成途徑、植物光合作用機制、水稻遺傳育種等方面都具有十分重要的作用。本實驗利用化學誘變劑甲基磺酸乙酯(EMS)處理秈稻品種岡46B，獲得一個能夠穩(wěn)定遺傳的白化突

2、變體al5942，并對該突變體進行了表型鑒定、遺傳分析和基因定位，主要結(jié)果如下:
　　(1)突變體al5942的形態(tài)特征及農(nóng)藝性狀:在成都溫江自然條件下種植突變體al5942，該突變體在2～5葉期，植株葉片沿葉脈出現(xiàn)大區(qū)域白化，呈白條狀。隨植株不斷生長，葉片白化面積逐漸變小，但至成熟期，葉脈附近及葉尖仍存在白化現(xiàn)象。測定其主要農(nóng)藝性狀發(fā)現(xiàn)，與野生型相比，突變體株高、穗平均著粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重分別下降17.2％、14.8％、7.3

3、％、4.8％。
　　(2)突變體al5942的光合色素測定:對突變體al5942及其野生型苗期及抽穗期的色素進行測定發(fā)現(xiàn)，在苗期，突變體al5942在葉綠素總量、葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a/b、類胡蘿卜素上均極顯著下降，分別下降54.05％、51.99％、60.00％、19.44％、32.50％。在抽穗期，與野生型相比除葉綠素a/b恢復(fù)正常外，葉綠素總量、葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量較苗期雖有所升高，但仍極顯著低于野生型岡

4、46B，分別下降51.45％、50.77％、53.60％、21.74％。
　　(3)突變體的遺傳分析:將突變體al5942分別與日本晴、明恢63雜交，F(xiàn)1植株均表現(xiàn)為綠色，F(xiàn)2群體苗期表現(xiàn)為正常綠苗與白化苗兩種表型，經(jīng)卡方(x2)測驗，表明該白化表型受一對隱性核基因控制。
　　(4)透射電子顯微鏡分析:利用透射電子顯微鏡對al5942突變體及其野生型4周齡時倒二葉中段進行觀察發(fā)現(xiàn)，野生型中葉綠體含量豐富且膜系統(tǒng)發(fā)育完善，與之

5、相比較，突變體葉綠體數(shù)目較少且基粒垛疊雜亂松散。
　　(5)精細定位及候選基因確定:將突變體al5942分別與日本晴、明恢63雜交所得的F2作為定位群體，最終將目的基因定位于InDel標記B2、B3之間134.2kb物理區(qū)間內(nèi)，該區(qū)域包含22個預(yù)測基因，均未有報道，故推測該基因為一個新的水稻白化突變基因。
　　第二部分 水稻早衰基因d475的圖位克隆
　　衰老(senescence)是植物的一種細胞程序化死亡表現(xiàn)形式，

6、對植物適應(yīng)生存環(huán)境具有十分重要的生物學意義。大量研究表明水稻早衰將嚴重影響產(chǎn)量，深入研究早衰突變體，對培育抗衰老品種提高水稻產(chǎn)量、了解植物衰老調(diào)控機制都具有重要的意義。本實驗通過EMS誘變水稻測序品種日本晴，獲得一個能夠穩(wěn)定遺傳的早衰突變體d475，并對該突變體進行表型鑒定和基因定位，主要結(jié)果如下:
　　(1)突變體d475的形態(tài)特征及農(nóng)藝性狀:自然條件下，突變體d475苗期植株形態(tài)正常，與野生型比較無明顯變化。但至抽穗期，突變體

7、d475植株下部老葉葉尖開始呈黃白色，并逐漸向葉基部擴散，直至整個植株枯老死亡，而與之相比野生型仍呈翠綠色。測定其主要農(nóng)藝性狀發(fā)現(xiàn)，除千粒重、結(jié)實率、株高與野生型相比分別下降31.8％、44.4％、9.2％之外，穗長、單株有效穗數(shù)、穗平均著粒數(shù)所受影響均不顯著。
　　(2)突變體d475的光合色素測定:對突變體d475與早衰性狀相關(guān)的三個重要時期的色素進行測定發(fā)現(xiàn)，在突變體早衰性狀表達前（抽穗前），突變體各色素含量與野生型相比，均

8、無顯著變化。隨著衰老進程的延續(xù)，突變體內(nèi)各光合色素迅速降解，至衰老終末（成熟末期）d475中葉綠素總量、葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a/b和類胡蘿卜素分別下降78.95％、80.00％、76.67％、13.49％、62.50％，突變體葉肉細胞內(nèi)膜系統(tǒng)幾乎完全降解。
　　(3)透射電子顯微鏡分析:利用透射電子顯微鏡對突變體與衰老相關(guān)的三個階段的倒二葉中段進行觀察發(fā)現(xiàn)，衰老前（抽穗期前）突變體葉肉細胞的亞顯微結(jié)構(gòu)與野生型無明顯差異，隨著

9、衰老進程開始，d475葉綠體內(nèi)基粒棧開始變大、變少，變得無序，球狀體開始出現(xiàn)，細胞器逐漸降解。
　　(4)精細定位及候選基因確定:結(jié)合并修正本實驗室王平渝的前期定位結(jié)果，將突變體d475與岡46B雜交所得到的F2作為定位群體，最終將突變基因定位在第10染色體44.9 kb的物理區(qū)間內(nèi)，該區(qū)間內(nèi)包含9個預(yù)測基因。分別在d475和野生型日本晴中對這9個基因進行擴增、測序、比較，發(fā)現(xiàn)與野生型相比突變體d475中僅基因D475存在兩個位點