水稻新黃綠葉基因YGL9的鑒定和圖位克隆.pdf

1、葉色突變體是研究高等植物光合作用、光合色素代謝、葉綠體結(jié)構(gòu)與功能分子機(jī)理的理想材料。本研究從 EMS(ethyl methane sulfonate)處理的縉恢10號(hào)(Oryza sativa L.ssp. indica)誘變?nèi)后w中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)黃綠葉突變體ygl9，對(duì)該突變體進(jìn)行表型觀(guān)察、主要農(nóng)藝性狀調(diào)查、光合色素測(cè)定和光合特性及氣孔特征分析；利用透射電鏡觀(guān)察葉肉細(xì)胞及葉綠體結(jié)構(gòu)；利用西農(nóng)1A與ygl9雜交的分離群體進(jìn)行遺傳分析和分子標(biāo)記

2、定位，以及基因圖位克??；利用quantitative RT-PCR(qRT-PCR)技術(shù)對(duì)YGL9及部分相關(guān)基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄水平表達(dá)分析，為YGL9基因功能驗(yàn)證和分析奠定了基礎(chǔ)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴ygl9葉片從苗期到拔節(jié)期一直保持黃綠色，抽穗期葉色漸變?yōu)榈G色，并保持淡綠色直至成熟期。與野生型相比，ygl9在株高、一次枝梗數(shù)、穗長(zhǎng)、每穗粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等主要農(nóng)藝性狀上均呈極顯著降低，而有效穗數(shù)則沒(méi)有明顯差異。

3、⑵苗期和分蘗期，ygl9葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類(lèi)胡蘿卜素含量均極顯著低于野生型；由于抽穗后突變體葉色由黃綠色漸變?yōu)榈G色，因此與野生型相比，在抽穗期ygl9的光合色素含量?jī)H表現(xiàn)為顯著降低，降低幅度明顯小于苗期和分蘗期。⑶與野生型相比，ygl9的氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間 CO2濃度(Ci)及蒸騰速率(Tr)極顯著增加，凈光合速率(Pn)沒(méi)有明顯變化。掃描電鏡觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，ygl9氣孔發(fā)育程度與野生型相同，結(jié)構(gòu)完整、分布整齊有規(guī)律，兩者氣

4、孔密度差異不大；但ygl9的氣孔長(zhǎng)度是野生型的1.17倍，差異達(dá)到了極顯著水平。⑷與野生型相比，ygl9的葉肉細(xì)胞發(fā)育完全，葉綠體規(guī)則地貼壁分布，完整地被膜包裹，大小相似，葉綠體內(nèi)部均有基粒、基質(zhì)和片層結(jié)構(gòu)，但嗜鋨小體增多、基粒模糊、基質(zhì)片層減少且較疏松。⑸以表型正常的不育系西農(nóng)1A與ygl9雜交，所有F1植株均表型正常。F2群體出現(xiàn)明顯的雙親性狀分離現(xiàn)象，在3156株群體中正常單株2397株、黃綠葉突變單株759株，經(jīng)卡平方測(cè)驗(yàn)，符合

5、3∶1分離比(χ2=1.14<χ20.05=3.84)，表明ygl9黃綠葉突變性狀受一對(duì)隱性基因控制。⑹通過(guò)初步定位和精細(xì)定位，將YGL9定位于水稻第3染色體短臂SSR標(biāo)記S03-1和InDel標(biāo)記Ind03-19之間，遺傳距離分別為0.13cM和0.07cM，物理距離為63kb，該定位區(qū)間內(nèi)包含11個(gè)注釋基因。通過(guò)DNA和cDNA測(cè)序比對(duì)后發(fā)現(xiàn)，突變體在編碼葉綠體信號(hào)識(shí)別顆粒43kDa的基因編碼框第900位堿基發(fā)生了G→A的轉(zhuǎn)換，使得

6、第300位的編碼氨基酸由色氨酸(Trp)變異為T(mén)AG終止子，導(dǎo)致該基因蛋白翻譯提前終止。初步確定了 YGL9為葉綠體信號(hào)識(shí)別顆粒43kDa(cpSRP43)基因(Loc_Os03g03990)。⑺對(duì)部分相關(guān)基因進(jìn)行定量RT-PCR表達(dá)差異分析發(fā)現(xiàn)：與野生型相比，ygl9中光系統(tǒng)I(PSI)相關(guān)編碼基因PsaA、光系統(tǒng)II(PSII)相關(guān)編碼基因PsbA、細(xì)胞色素b6f復(fù)合物相關(guān)編碼基因(PetA、PetB、PetD)的轉(zhuǎn)錄水平表達(dá)明顯上