水稻叶片早衰突变体的农艺与生理性状研究进展

叶片早衰严重影响水稻产量与品质。研究水稻叶片早衰突变体的农艺及生理性状,有助于了解水稻叶片衰老进程和机理。本文简述了叶片衰老特征和衰老机制,重点综述了水稻叶片早衰突变体的类型、农艺与生理性状研究进展及延缓水稻叶片衰老的栽培调控途径。可为水稻抗衰老品种选育及栽培调控提供理论依据。     

水稻叶片早衰突变体的农艺与生理性状研究进展

叶片早衰严重影响水稻产量与品质。研究水稻叶片早衰突变体的农艺及生理性状,有助于了解水稻叶片衰老进程和机理。本文简述了叶片衰老特征和衰老机制,重点综述了水稻叶片早衰突变体的类型、农艺与生理性状研究进展及延缓水稻叶片衰老的栽培调控途径。可为水稻抗衰老品种选育及栽培调控提供理论依据。     

水稻亮绿叶突变体bgl-2的表型特征与遗传分析

叶色突变体不仅是水稻功能基因组学研究的理想材料,同时对杂交水稻育种也具有重要意义,还可以作为观赏稻打造乡村休闲农业观光旅游点,促进乡村振兴。本研究基于课题组前期辐射诱变获得的一个水稻亮绿叶突变体bgl-2,比较了突变体bgl-2与野生型SIPI在叶片颜色上的差异,结果表明突变体bgl-2叶片呈现出不同于野生型SIPI的亮绿色。在分蘖期利用95%的乙醇提取测定叶片中的光合色素含量,结果发现突变体bgl-2的叶绿素含量与野生型SIPI相比无显著差异。观察突变体bgl-2其他的植株形态发现,其剑叶和倒二叶叶尖均表现不同于野生型SIPI的弯折形态,且剑叶显著短于野生型SIPI,同时其株高也显著矮于野生型SIPI。收种后拷种发现,突变体bgl-2的千粒重、粒长和粒宽均显著小于野生型SIPI,但其长宽比与野生型SIPI的相比无显著差异。通过透射电镜观察分蘖期野生型SIPI和突变体bgl-2剑叶叶细胞结构,表明突变体bgl-2的细胞壁显著增厚,但细胞膜外膜厚度显著减小,内膜几乎退化,且其叶绿体超微结构中的类囊体的片层结构比野生型SIPI的疏松。通过将突变体bgl-2作为母本,野生型SIPI作为父本,...     

水稻剑叶衰老过程中内源IAA的轭合态变化及其氮素调控效应

目的 揭示水稻抽穗开花后剑叶衰老过程的内源自由态IAA和轭合态IAA含量的动态变化及其基因型间的差异,明确氮素营养供应对叶片衰老过程的延缓效应及其与两种化学态IAA含量之间的关系。方法 以剑叶早衰水稻突变体(psf)与其野生型(浙恢7954)为材料,比较了其在大田条件下剑叶衰老过程中的内源IAA含量、IAA类型和YUCCAs家族基因转录表达量差异,并利用水培种植试验设低氮(LN, 1.45 mmol/L)、正常氮(NN, 2.9 mmol/L)和高氮(HN, 5.8 mmol/L)3个氮浓度水平处理,对不同氮素水平下水稻叶片衰老相关指标与两类IAA含量间的关系进行了分析。结果 早衰突变体psf剑叶中的自由态IAA含量显著低于相同取样时期的野生对照,但前者剑叶中的轭合态IAA含量显著高于后者,且随叶片衰老进程呈较明显的上升趋势;在7个YUCCAs同工型基因中,YUCCA1、YUCCA2、YUCCA3、YUCCA4和YUCCA6)的转录表达量随叶片衰老而下降,但YUCCA7则随叶片衰老呈现出先上升后下降的变化趋势。相同灌浆时期相比,绝大多数YUCCAs在早衰突变体psf剑叶中的转录表达量要低于其野生型对照,说明IAA合成代谢较弱是psf剑叶叶绿素含量迅速下降和早衰症状加剧的重要原因之一。其中,YUCCA7转录表达量随叶片衰老而上升,可能对psf已衰老叶片中的IAA合成起重要调控作用;氮浓度对水稻叶片中的IAA含量及其自由态与共轭态的影响表现为,在叶片开始衰老的初期和前中期,低氮处理(LN)引起剑叶中的自由态IAA含量下降和轭合态IAA含量上升,而高氮处理(HN)可诱导叶片中的自由态IAA含量增加,并导致轭合态IAA含量明显降低,但对已严重衰老的叶片而言(psf在抽穗开花后28 d的剑叶),高氮处理下(HN)的自由态IAA和轭合态IAA含量均低于正常氮处理(NN)和低氮处理(LN)。结论 水稻叶片的衰老进程与其叶片器官中的IAA含量及其化学态之间存在较密切联系。其中,轭合态IAA含量在叶片衰老过程的大幅度提升,是早衰突变体psf 剑叶衰老进程加快的一个重要生理特征,而轭合态IAA含量的下降,可能是高氮处理对水稻叶片衰老进程起到延缓作用的一个重要生理调节因素。     

水稻叶片自然衰老过程中Rubisco大亚基的含量变化

 以水稻低叶绿素b突变体及其野生型（镇恢249）为材料,研究了水稻第5叶叶片自然衰老过程中光合放氧、Rubisco大亚基含量变化以及对胰蛋白酶敏感性的变化,并通过喷施不同的抗氧化剂以及氧化剂研究其对Rubisco大亚基含量变化的影响。结果表明,叶片全展后随着衰老进程,突变体与野生型光合放氧速率、Rubisco大亚基相对含量呈下降趋势,抗氧化剂可以不同程度地缓解Rubisco大亚基含量的下降,而氧化剂则加速Rubisco大亚基含量的下降。低叶绿素b突变体的光合放氧速率高于野生型,Rubisco大亚基含量下降慢于野生型,并且衰老进程中突变体Rubisco大亚基对胰蛋白酶的敏感性低于野生型,推测活性氧是Rubisco降解的调节剂之一。     

水稻新型黄化转绿叶色突变体的遗传分析与育种利用

在育种实践中,叶色变异可作为标记性状,在种子生产和纯度鉴定等方面得到利用。本研究中,对一个水稻新型叶色黄化转绿型自然突变体进行了形态特征观察、遗传分析和育种利用,比较了突变体与野生型的主要农艺性状,利用突变体与正常绿色水稻材料构建遗传群体对该突变体进行经典遗传学分析,通过回交选育了带叶色标记的新不育系。形态观察发现,突变体植株从苗期到分蘖剑叶全展以前的整个叶片生长发育期能持续观察到各个叶片从叶尖向叶基部由黄转绿的发育特性。突变体的主要农艺性状和产量性状与野生型基本一致;遗传分析表明突变体受1对隐性核基因控制。利用突变体与三系不育系回交转育而成的实用型黄化转绿型标记叶色不育系标记性状明显、败育彻底、配合力和可恢复性好。该突变体不同于其它叶色突变体的叶色表达特性具有很好的基础研究和育种利用价值。     

不同基因型水稻抽穗后衰老进程的比较研究

本实验对汕优63、J85、老来青等三种不同基因型水稻品种衰老过程中的生理生化指标进行了分析。结果表明,随着叶片衰老进程,剑叶中的叶绿素含量逐渐下降,丙二醛含量逐渐上升,而根系活力在抽穗后一直呈下降趋势。进一步比较三种不同类型水稻叶片的衰老进程,发现:(1)在外界环境一致的情况下,三种水稻在这三个指标上变化明显不同,其中粳稻老来青抗衰老程度最高,而最易衰老的是杂交稻汕优63;(2)汕优63在抽穗后5～10d内衰老最为迅速;(3)根系活力的下降早于叶片中与衰老有关的指标变化。这表明在衰老过程中,根系的衰老先于叶片。     

水稻叶片衰老研究进展

叶片的衰老是植物生长发育的最后阶段,是一种基因编码的程序性事件。但在农业生产上,水稻叶片的过早衰老已经成为制约水稻发展的重要因素,研究水稻叶片的早衰对水稻育种改良具有重要意义。本文综述了近年来国内外有关水稻叶片衰老研究结果,主要包括水稻叶片衰老的机理、特征、影响叶片衰老的因子、常用的水稻叶片衰老的生理生化指标等,同时介绍了近年来有关水稻叶片衰老遗传研究进展。     

白条纹水稻突变体的光合特性分析

从水稻组织培养突变体中发现可稳定遗传的白色条纹突变体,其生育期呈现白色和绿色条带相间的表型。电镜观察表明突变体绿色条带叶肉细胞具有正常的叶绿体发育,白色条带叶肉细胞则表现出叶绿体缺失。与野生型相比,突变体单位重量叶片叶绿素含量显著下降,但叶绿素光能吸收强度略有上升。突变体类囊体膜上的光系统II产生的激发能量降低,并将更多的激发能分配给光系统I。突变体保持叶片光合效率稳定的机制是通过提高胡萝卜素与叶绿素比值来补偿光合色素含量和激发能的降低引起的光合效率下降。     

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。     

一个水稻苗期白条纹叶及抽穗期白穗突变体的鉴定和基因定位

从粳稻中花11组培后代中发现了一个苗期白条纹,抽穗期自穗的突变体.该突变体表现为1叶期叶全白,2叶期从新叶叶尖开始沿叶脉逐渐转绿,至成株期完全变绿,抽穗后内外颖表现为自色,穗轴和小枝梗表现为绿色,成熟后颖壳转黄.根据基因定位结果,将该突变体定名为wslwp(white striped leaf and white pa...     

一个水稻类病变黄叶突变体的鉴定和精细定位

从15000多个水稻转基因株系中发现了一个类病变黄叶突变体.该突变体最显著的特征为叶片由下而上依次黄化,同时出现类似病原体感染的病斑.根据突变体表型,将该突变体命名为syll(spotted and yellow leayes 1).遗传学分析表明,该突变性状受1对隐性核基因控制.PCR检测和潮霉索抗性分析显示.该突变...     

水稻黄绿叶突变体djyg的遗传分析与基因定位

在粳稻品种Dongjin大田种植过程中,发现一个黄绿叶自然突变体,命名为djyg。该突变体在苗期表现明显的黄绿叶表型,抽穗以后,叶色逐渐恢复正常。叶绿素含量测定结果表明,在苗期、分蘖盛期及抽穗期叶绿素b的含量分别下降53%、62%、36%。电镜结果表明,分蘖期突变体中基粒、类囊体垛堆凌乱、排列疏松,类囊体基质较为稀薄。qRT-PCR结果证实,PORA、Cab1R、PsbA的表达量在突变体中均较野生型明显下调。遗传分析结果表明,黄绿叶突变体djyg由一对隐性主效核基因控制,图位克隆确定该候选基因为编码叶绿素合成酶基因YGL1的一个新等位基因。该突变体未影响植株的主要农艺性状,可作为一个理想的表型标记应用于杂交稻育种工作中。     

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。     

水稻类病斑突变体lm8015-2的鉴定与基因的精细定位

[目的]为进一步解析水稻抗病分子机制,对类病斑突变体lm8015-2进行了鉴定.[方法]利用EMS诱变籼稻中恢8015,从其后代中鉴定出一个类病斑突变体lm8015-2.对突变体lm8015-2及其野生型的叶片进行超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性、过氧化氢含量、丙二醛含量、可溶性蛋白含量、光合色素含量...     

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。     

Genetic Analysis and Molecular Mapping of Novel White Striped Leaf Mutant Gene in Rice

A new white striped leaf mutant wsl1 was discovered from Nipponbare mutated by ethyl methanesulfonate. The mutant showed white striped leaves at the seedling stage and the leaves gradually turned green after the tillering stage. The chlorophyll content of wsl1 was significantly lower than that of wild-type during the fourth leaf stage, tillering stage and booting stage. The numbers of chloroplast, grana and grana lamella were reduced and the thylakoids were degenerated in wsl1 compared with wild type. Genetic analysis showed that the wsl1 was controlled by a single recessive gene. Molecular mapping of the wsl1 was performed using an F₂ population derived from wsl1/Nanjing 11. The wsl1 was finally mapped on the telomere region of chromosome 9 and positioned between simple sequence repeat markers RM23742 and RM23759 which are separated by approximately 486.5 kb. The results may facilitate map-based cloning of wsl1 and understanding of the molecular mechanism of the regulation of leaf-color by WSL1 in rice.