水稻苗期低温白叶突变体cde2的鉴定和基因定位

从粳稻品种Asominori的组培后代中发现了一个温度敏感的叶绿素缺乏突变体。低温(23℃)条件下该突变体幼苗3叶期前表现为白化表型随后致死,但在正常温度条件下与野生型无明显差异(30℃)。与野生型相比,该突变体幼苗低温条件下叶绿素含量明显下降,叶绿体结构发育异常。遗传分析结果表明,该突变体受一对隐性核基因控制,定名为cde2(chlorophyll deficient 2)基因。从cde2与籼稻品种培矮64衍生的F2群体中挑选1064株表现为突变表型的单株进行基因定位,将该基因初步定位于水稻第1染色体的着丝粒附近,随后利用已有的SSR标记和自行开发的Indel标记,进一步将该基因定位在标记RM11041和Indel1之间,物理距离为365.6kb。此外,对该突变体叶绿素合成、光合作用以及质体转录/翻译系统相关基因的表达量测定表明,CDE2突变后增加了与叶绿素合成和质体转录/翻译相关基因的表达,但降低了光合作用相关基因的表达。结果表明,CDE2在水稻叶绿素合成以及叶绿体的发育过程中起着重要的作用。     

水稻淡绿叶基因PGL11的鉴定与精细定位

【目的】叶片是水稻进行光合作用的主要场所,叶片颜色的变化与水稻的生长发育直接相关。发掘水稻叶色突变体,是水稻功能基因组学研究的重要遗传基础。【方法】利用EMS诱变日本晴获得一个能稳定遗传的淡绿叶突变体,暂命名为pgl11(pale green leaf 11)。在不同生育期测定野生型与突变体的叶绿素含量。在苗期,取野生型与突变体叶片进行叶绿体结构的透射电镜观察。在分蘖期,测定野生型与突变体的光合参数并观察气孔结构。在成熟期,测定野生型和pgl11的主要农艺性状。以pgl11为母本,南京6号为父本构建相应的F2群体,采用图位克隆的方法,对该基因进行定位。【结果】从苗期开始,突变体pgl11的每一片新叶均表现为淡绿色,叶绿素含量显著降低,叶绿体发育异常。随着叶片的生长,叶色由淡绿逐渐转绿,至抽穗期时叶绿素含量亦无明显差异。pgl11还表现光合速率、气孔导度明显下降,胞间CO_2浓度上升。扫描电镜观察发现,突变体pgl11的气孔发育异常。与野生型相比,突变体的农艺性状如株高、剑叶宽、二次枝梗数、每穗粒数、粒长、粒宽、千粒重以及结实率等均显著降低。对叶绿素合成、光合作用以及质体发育相关基因的表达量测定表明,突变体pgl11中参与叶绿体转录和翻译相关基因的表达量显著升高,而叶绿素合成和光合作用相关基因的表达量显著下降。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制。通过图位克隆的方法将该基因定位于第1染色体上的C6和C8标记之间,物理距离约为110 kb。【结论】该定位区间内未见有叶色相关基因报道,推测PGL11基因可能是一个新的水稻叶色基因。     

茶树白化变异研究进展

白化现象在植物界普遍存在,茶叶作为一种叶用植物,白化变异植株中关键化学成分如叶绿素、类胡萝卜素、儿茶素类、氨基酸类、黄酮类等物质含量发生了显著变化,这些变化对茶树生长发育、抗逆性、茶叶制作工艺、口感等有重要影响。叶色变异作为一种突变性状对于茶树新品种选育有着重要的应用价值,对研究茶树光合作用机制、叶色调控机理、叶片发育调控等也有重要理论价值。本文综述了国内近几年关于茶树白化突变体化学成分叶绿素、类胡萝卜素、氨基酸、儿茶素的研究及茶树白化突变分子机制的研究进展,旨在为茶树白化突变体分子机制的深入研究提供参考。     

一个水稻低温移栽白条纹突变体wltt的鉴定和基因定位

【目的】叶色突变相关基因的鉴定与克隆为研究叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用等分子机制提供理论基础。【方法】从常规粳稻镇糯19杂交后代中分离出一个低温移栽后叶色转成白条纹的自然变异突变体,命名为wltt (white stripe leaf after transplanting at low temperature)。成熟期测定野生型和wltt的主要农艺性状,分别在苗期、移栽后15 d和同时期直播条件下测定新生叶片的色素含量并观察叶绿体的超微结构;将wltt和野生型正反交进行遗传分析;用wltt与籼稻9311杂交产生的F_2作为定位群体进行基因定位;采用RT-qPCR分析叶绿体发育、叶绿素合成和光合作用相关基因在野生型和wltt中的表达水平。【结果】wltt突变体在苗期表现正常绿色,移栽15 d后心叶出现白条纹叶表型,至分蘖末期心叶叶色恢复;而不经移栽,突变体不会出现白条纹叶。人工模拟实验表明该表型是由低温条件下根损伤引起的。与野生型相比,wltt突变体移栽后的新生叶色素含量显著降低,光合速率下降;同时株高变矮,穗长、剑叶长和每穗粒数均显著降低。叶绿体的超微结构显示,突变体的叶肉细胞中,仅少数细胞含有正常的叶绿体,其余大部分叶肉细胞不含叶绿体。进一步研究发现,突变体中部分光合系统相关基因和叶绿体发育相关基因表达下调,叶绿素生物合成相关的14个基因表达也下调。遗传分析表明,该突变性状受一对隐性核基因控制。利用wltt突变体/9311的F_2群体,将该基因定位于水稻第2染色体着丝粒附近853kb区间内。目前,该区间内没有叶色相关基因的报道。【结论】WLTT是低温条件下移栽调控叶片转色的关键基因,在叶绿体发育过程中发挥重要作用。     

水稻斑马叶突变体zl7的鉴定与基因的精细定位

【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...     

波罗蜜叶片突变体叶绿素含量测定和超微结构观察

波罗蜜（Artocarpus heterophyllus）是一种热带果树,至今对其突变体的研究少有报道。本研究以波罗蜜叶片为试验材料,探究其叶片出现白化和返绿现象的可能原因。（1）用分光光度计法、比色法测定波罗蜜叶片突变体和正常绿叶的叶绿素及叶绿素前体物质含量;（2）用叶绿素酶Elisa试剂盒测定叶绿素酶活性;（3）用透射电子显微镜对叶绿体的超微形态结构进行观察。研究结果表明：（1）不同叶色所产生的叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总含量、类胡萝卜素含量均存在显著差异;（2）波罗蜜叶片突变体和正常绿叶的叶绿素合成前体物质含量之间并没有出现显著性差异;（3）对波罗蜜叶片的叶绿素酶活性进行测定时,发现其活性出现显著差异,但对其叶绿素含量的差异性并没有产生较大影响;（4）观察波罗蜜叶片内叶绿体超微形态结构时,发现正常绿叶的叶绿体形态完好且数量较多,白化叶和返绿叶的叶绿体内部结构存在缺陷,其原因是叶绿体基粒构建阶段受阻;基于测定波罗蜜叶片中的叶绿素、叶绿素前体物质含量和叶绿素酶活性,并观察波罗蜜叶片内叶绿体的超微形态结构,对得到的数据结果进行比较分析。本研究推测是在叶绿素合成阶段,原脱植基叶绿素合成叶绿素时受阻及叶绿体发不良导致波罗蜜出现白化和返绿现象,为今后进一步综合研究波罗蜜突变体提供理论依据。     

水稻白化致死突变体abl4的鉴定和基因定位

 从60Co诱变的粳稻中花11 M2代中发现了一个白化致死突变体,该突变体从发芽后至3叶期一直表现白化,3叶后逐渐死亡,根据随后的基因定位研究结果,将该白化突变体暂定名为albino lethal 4 (abl4)。与野生型相比,abl4突变体的叶绿素含量与类胡萝卜素含量极低,几乎难以检测到。叶绿素荧光分析结果表明,abl4叶片中的电子传递速率和实际光化学效率都为0,而最大光化学效率也极低,显示突变体没有光化学活性。abl4突变体中包括过氧化物酶、超氧化物歧化酶在内的抗氧化酶活性显著升高,过氧化氢酶（CAT）活性显著下降,脂质过氧化产物丙二醛含量显著提高,提示abl4突变体受到氧化胁迫。电子显微镜观察表明abl4不能形成完整的叶绿体,只有类似前质体结构。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制。利用abl4突变体与籼稻品种龙特甫B杂交获得的F2分离群体进行基因定位,首先将该基因定位于水稻第4条染色体上的SSR标记RM3785和RM303之间。随后,利用新开发的STS和dCAPS标记,进一步将ABL4 基因定位在RH46 31和RH46 33之间,物理距离约为201 kb。      

水稻黄叶早衰突变体osyes1的生理特性和基因定位

【目的】叶片是水稻进行光合作用最重要的器官。叶色突变体是研究光合作用、叶绿素合成代谢和叶绿体发育的重要材料。【方法】利用⁶⁰Co辐射诱变中籼恢复系自选1号,获得黄叶早衰突变体osyes1。幼苗期对突变体和野生型进行外源H₂O₂处理。抽穗期对突变体和野生型叶片进行超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、活性氧含量、丙二醛含量、可溶性蛋白含量、叶绿素含量、净光合速率测定以及透射电镜观察。成熟期考查突变体和野生型的主要农艺性状。以osyes1/02428的F₂群体中的隐性单株为作图群体,利用图位克隆方法定位OsYES1基因。【结果】osyes1的突变性状始于3~4叶期,水稻抽穗后,所有叶片均表现为黄叶衰老症状,致使突变体株高、穗长、每穗粒数及结实率极显著低于野生型对照。与野生型对照相比,突变体幼苗对外源H₂O₂更敏感。生理分析表明,孕穗期野生型倒3叶的叶绿素含量、过氧化物酶和过氧化氢酶活性极显著低于倒2叶和剑叶,而突变体的含量则极显著低于野生型且依次极显著降低;与野生型相比,突变体剑叶、倒2叶和倒3叶的丙二醛、H₂O₂和O₂^-含量极显著增加,而可溶性蛋白含量则相反。遗传分析表明,osyes1受一对隐性核基因控制,利用图位克隆技术将OsYES1基因定位于第7染色体短臂的RM21353与RM21384之间,物理距离为708 kb。【结论】由于osyes1叶片过早黄化衰老导致与产量相关的重要农艺性状显著下降。OsYES1基因定位在第7染色体两个SSR标记(RM21353和RM21384)之间的708 kb的物理区间内。     

水稻黄绿叶突变体ygl11(t)的生理特性和基因克隆

在水稻品种南粳41中发现了一个黄绿叶自然突变体,经过多代连续自交形成了稳定的突变系,命名为ygl11(t),ygl11(t)整个生育期叶片都表现为黄绿色。对苗期、分蘖盛期、齐穗期突变体和野生型的叶绿素含量进行测定,ygl11(t)的叶绿素含量是野生型的45.7%~74.7%,叶绿素a含量是野生型的55.2%~87.5%,叶绿素b含量是野生型的12.5%~25.3%,ygl11(t)的类胡萝卜素的含量是野生型的62.3%~97.0%。ygl11(t)在分蘖盛期的净光合速率显著高于野生型,花后10d,ygl11(t)的净光合速率比野生型略低。对突变体叶片中叶绿体的超微结构进行观察,发现突变体叶绿体内的类囊体基粒片层数目减少且严重扭曲变形。遗传分析表明,ygl11(t)叶色性状受1对隐性核基因控制。利用SSR分子标记将YGL11(t)初步定位在水稻第10染色体的长臂上,进一步利用新开发的InDel和CAPS标记将YGL11(t)定位在58.1kb的物理距离内。对该区段内存在的开放阅读框进行序列分析,发现突变体ygl11(t)中编码叶绿素a氧化酶(chlorophyll a oxygenase 1)基因(OsCAO 1)的第9个外显子存在2个碱基缺失,从而导致提前出现终止密码子,初步分析OsCAO1即为YGL11(t)的候选基因。     

大豆黄绿叶突变体NJ9903-5性状表现与基因定位研究

叶色突变体既可用于作物叶绿素合成、降解和光合作用等研究,也可作为标记基因为作物育种利用。本文对一个新发现的大豆黄绿叶自发突变体NJ9903-5进行遗传鉴定。结果表明:从对生真叶开始,该突变体幼嫩叶呈黄色,随着生长叶片逐渐转变为绿色。黄化叶片叶绿体数目下降,基质片层减少且排列疏松,叶绿素a、b、类胡萝卜素含量都极显著下降;其对株高、主茎节数、单株粒数、单株荚数有负效应,但对百粒重、蛋白质含量、油脂含量影响小,杂交后代中上述性状变异大。3个杂交群体遗传分析表明该性状受一对隐性核基因控制,利用F2隐性个体将目标基因ygl定位在SSR标记BARCSOYSSR_02_1445和BARCSOYSSR_02_1477之间约366 kb区段,包含36个候选基因。测序分析发现在突变体中,叶绿体膜转运蛋白相关基因Glyma.02G233700第1个外显子第38个碱基G缺失,移码突变导致蛋白翻译提前终止,结合前人研究结果,推测其为黄绿叶的目的基因ygl。     

一个水稻“斑马叶”叶色突变体基因zebraleaf2(zl2)的图位克隆

 从粳稻品种Asominori组培后代中获得一个稳定遗传的黄绿相间叶色突变体（zebra leaf 2, zl2）。该突变体在苗期表现为黄绿相间的斑马状,分蘖后期斑马叶性状逐渐减弱,到抽穗期叶片逐渐变为淡黄色。与野生型相比,zl2 在3叶期、分蘖盛期、抽穗期及成熟期叶片的叶绿素、类胡萝卜素含量显著降低,成熟后其结实率、千粒重、株高也显著下降。电镜观察结果显示,苗期zl2叶片黄色部分叶肉细胞中叶绿体显微结构发生了明显的异常,而绿色部分与野生型基本一致。遗传分析结果表明,zl2突变性状受一对隐性核基因控制。从zl2与籼稻品种南京11衍生的F2群体中挑选1607株表现为突变性状的分离单株,最终将该突变基因定位于第11染色体约164.3 kb的区域内。基因预测表明该区域内存在13个ORFs,其中ORF12编码一个类胡萝卜素异构酶,序列分析表明突变体中的该基因第10个内含子与第11外显子的交界处碱基A突变为T,导致cDNA发生错误剪切,缺失4个碱基,产生移码突变,并于第395个氨基酸处提前终止。RT PCR分析表明,相对野生型在突变体中ZL2的表达量显著下降,同时叶色相关基因PORA、RbcL、RbcS、 Cab1、Cab2、 psaA、psbA、OsDVR表达量也显著下降,而HEMA1、YGL1、V1、V2、SPP、OsPPR的表达量显著上升。结果表明ZL2在水稻叶绿素合成及叶绿体发育中起着重要作用。     

一个水稻新型叶色突变体的形态结构与遗传定位

 所用水稻叶色突变体为自然突变,并命名为白淮稻7号,其叶色表型为绿 白 绿,且突变表型只有在移栽等因素引起的机械损伤信号胁迫下才会产生。研究结果表明,叶色转白前,突变体生长态势、叶色、叶绿素a含量和叶绿体超显微结构与野生型差异不大;叶色转白后,突变体总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量都显著低于野生型和叶色转白前,而叶绿体中的类囊体逐渐降解,基粒片层减少、基粒数量明显减少,且在成熟后突变体叶色黄化、植株变矮小。遗传分析表明,突变性状由1对隐性核基因控制。以该突变体与江西1587的F2群体为定位群体,将突变基因定位于水稻第11染色体分子标记L59.2 7和L64.8 11之间大约740.5 kb的区间内。认为该突变基因是一个新的水稻叶色突变基因,暂命名为GWGL。     

Physiological Characters and Gene Mapping of a Yellow Leaf and Early-senescence Mutant osyes1 in Rice

【Objective】Leaf is a main photosynthetic organ and its color mutants of rice are ideal materials for the study of photosynthesis, chlorophyll biosynthesis and metabolism, and chloroplast development in plants. 【Method】The mutant osyes1 (Oryza sativa yellow-leaf and early senescence 1) was obtained through 60Co γ-radiation treatment of indica cultivar Zixuan 1. The seedlings of osyes1 and its wild type were treated with exogenous H2O2. The SOD and CAT activities, ROS level, MDA content, soluble protein contents, chlorophyll contents, the net photosynthetic rate and chloroplast ultrastructure were analyzed for osyes1 and its wild type leaves at heading stage. The main agronomic traits of osyes1 and its wild type plants were analyzed under field conditions at maturation stage in Hangzhou. The recessive individuals in F2 population derived from osyes1/02428 were used to locate the gene by the map cloning method.【Results】The yellow-leaf and early-senescence symptoms started at 3- or 4-leaf stage, and gradually spread to all of the leaves after heading. Due to the early-senescence of the leaves of the mutant osyes1, its major agronomic traits including plant height, panicle length, grain number per panicle and the seed setting rate were markedly reduced. Moreover, the mutant osyes1 exhibited hyper-sensitivity to exogenous H2O2. The physiological analysis indicated that the contents of chlorophyll and the activities POD and CAT in the third-top leaf was significantly lower than those in the flag leaf and the second-top leaf in wild-type (WT) plants, but all of them in the mutant plants were significantly lower than those in its WT. Compared with the WT plants, the contents of MDA, H2O2 and O2− followed a steady increasing trend in the flag, second-top and third-top leaves of the mutant, while their soluble protein levels were progressively dropping. Genetic analysis confirmed that osyes1 was controlled by a single recessive nuclear gene, which was mapped to a region of 708 kb flanked by two SSR markers (RM21353 and RM21384) on the short arm of chromosome 7. 【Conclusion】In this work, the main agricultural traits were significantly reduced in osyes1 for the yellow leaf and early senescence. OsYES1 was located in a 708 kb range between RM21353 and RM21384 by map-based cloning strategy.     

水稻白条纹叶及白穗突变体wlp6的鉴定与基因定位

目的 叶色突变体是研究水稻光合作用,叶绿素生物合成和遗传发育调控机理的重要材料。发掘水稻叶色突变体,是水稻功能基因组学研究的重要遗传基础。方法 在昌恢121中发现了一份白条纹叶及抽穗期白穗突变体,经过连续多代自交能稳定遗传,暂命名为wlp6(white striped leaf and white panicle 6)。在南昌分早、中和晚3季播种wlp6与野生型种子,考查了中稻与晚稻的部分农艺性状;测定3叶期、分蘖期、抽穗期叶片及颖壳的叶绿素含量;通过电镜观察抽穗期叶肉细胞发育情况。在光照培养箱中进行温光敏感实验;将wlp6与昌恢121及02428正反交,观察F₁植株表型,对F₂分离群体进行卡方测验,分析突变体遗传规律;以wlp6/02428衍生的F₂群体为材料,利用BSA法进行基因定位。结果 wlp6自第1片叶到成熟,叶片均呈白条纹,抽穗期颖壳及枝梗失绿,高温天气穗转绿。突变体株高、有效穗数和每穗粒数在早稻季和中稻季均显著低于野生型,晚稻季wlp6的结实率和千粒重也显著低降低。叶绿素含量测定表明,wlp6叶片叶绿素含量在不同生育期及不同季均显著低于野生型,早稻和晚稻季种植的wlp6颖壳叶绿素含量也比野生型低。电镜观察抽穗期的叶肉细胞发现,wlp6叶绿体数目减少,体积变小,没有分化出明显的片层结构。温光敏感实验表明,突变体对光照强弱钝感,叶色受温度和日照长短影响,随着温度升高和日照时间变长突变体叶绿素含量有上升趋势。遗传分析表明,该性状受隐性核基因控制,利用wlp6/02428得到的616个F₂单株将WLP6定位于第6染色体短臂InDel标记R-7与R-8间,物理距离137 kb,此区间预测了21个候选基因。经候选基因分析及测序发现,其中LOC_Os06g14620编码一个核糖核酸还原酶小亚基,编码区第142和158位碱基由T替换为C,第288位插入了碱基A,碱基的插入导致翻译提前终止,因此推测LOC_Os06g14620是WLP6的候选基因。结论 LOC_Os06g14620是已经克隆的白条纹叶基因St1的候选基因,推测WLP6与St1等位,但突变位点不同,且表型也有差异。     

光敏色素B正调控水稻叶绿素合成和叶绿体的发育

水稻光敏色素基因家族包括3个成员,PHYA、PHYB和PHYC,它们在调控水稻去黄化、花期和育性等光形态建成中具有重要作用。我们比较了白光和红光条件下野生型、phyA、phyB和phyAphyB突变体中叶绿素含量。结果表明,phyB感受红光正调控水稻叶绿素合成,phyA的作用仅仅在phyB功能缺陷时才能表现出来。叶绿素合成相关基因表达模式分析结果表明,水稻光敏色素介导的光信号主要通过调控原叶绿素酸酯氧化还原酶基因(protochlorophyll oxidoreduc-tase A,PORA)的表达而影响叶绿素的合成。同时,还分析了phyB介导的红光信号对叶绿体发育的影响,结果表明,phyB介导的红光信号在调控叶绿体数目、基粒数目及叶绿体膜发育中具有重要作用。     

小麦类过敏反应突变体对氮素的响应及对白粉病的抗性

小麦类过敏反应（hypersensitive reaction-like,HRL）是一类在没有病原物侵染情况下就能自发产生类似病原菌侵染后的过敏反应症状,这类突变往往导致小麦的抗病性增强和防御相关基因的组成性表达。本实验以携带HRL性状的宁7840为材料,对其进行EMS诱变和连续选择,筛选到14个比野生型的HRL表型更为明显的突变体。同时,对这14个突变体和野生型进行四个不同氮素水平处理（每盆分别施尿素0、3、6和9 g）,结果表明,宁7840野生型在低氮（施每盆0 g和3 g尿素）条件下,能够诱导HRL性状的提早表达,随着施氮量的增加,HRL性状延迟显现并逐渐消失(non-HRL),白粉病也随之加重,表现为氮依赖型;但在高氮（每盆施6 g和9 g尿素）条件下,有2个突变体（NMu-HRL-1和NMu-HRL-2）依旧表现HRL性状,为非氮依赖型。通过比较13个氮依赖型（包括宁7840野生型）和2个非氮依赖型的HRL突变体氮肥吸收利用情况,发现两种类型突变体的氮肥吸收利用效率与施氮量都呈负相关,同一氮肥水平下,非氮依赖型突变体穗部的氮含量和氮素吸收利用效率都显著高于氮依赖型突变体。低氮条件下,非氮依赖型突变体的叶绿素含量显著低于氮依赖型突变体;高氮条件下,两种类型突变体植株内叶绿素含量差异不显著。在同一氮肥水平下,这两种类型的突变体之间白粉病严重度存在极显著差异,氮依赖型突变体在高氮条件下白粉病严重度极显著高于非氮依赖型突变体,非氮依赖型突变体在高氮条件下仍然高抗白粉病。