水稻叶色突变体的研究进展

水稻叶色突变体较为常见,对水稻叶色突变基因进行定位、克隆与功能研究,探讨水稻叶色突变机理,对促进水稻遗传改良与水稻高产育种具有重要意义。据此,文中综述了近年来水稻叶色突变体的发掘、基因定位与克隆、功能研究及育种利用方面的进展。     

水稻叶色突变体基因定位研究进展

水稻叶色突变体是一类较易观察和获得的突变体,研究水稻叶色突变体基因进行定位有助于深入阐明叶色基因的调控机理,对水稻叶片光合遗传改良和产量提高具有重要的指导意义。因此,对于近年来有关水稻叶色突变体的分类来源、遗传机理以及基因定位等研究进展进行综述,并介绍了叶色突变体的分子机理及其在水稻中的应用,旨在为水稻叶色突变体的研究和利用奠定基础。     

水稻叶色突变体及其基因定位、克隆的研究进展

叶片是植物最主要的光合作用器官,叶色变异是高等植物中突变频率较高且易于鉴定的突变性状.叶色突变体是植物光合作用机制、叶绿素生物合成、叶绿体的结构功能和遗传发育调控机理、作物标记性状等研究的理想材料.本文介绍了国内外在水稻叶色突变体的发掘、遗传研究、基因定位、基因克隆以及功能研究和突变机理方面的研究进展.     

光强对水稻叶色白化突变体苗期生长的影响

为揭示水稻叶色突变体——高光A和9522中脉白苗期对光强的响应,在光照培养箱中采用遮光法,观测了6种光强下2个水稻叶色突变体及其野生型的出叶速度、苗高和叶绿体色素的动态变化．结果表明,相同生长期内,各种光强下水稻叶色突变体的叶龄和苗高均小于野生型,且高光A比9522中脉白对光强更敏感．高光强下的高光A叶片白化表现最明显,而9522中脉白的叶片白化最明显表现在低光强．2个水稻叶色突变体的叶绿体色素含量与野生型差异最小时的光强均为90001x,但高光A和9522中脉白的差异最大时的光强分别为21000lx和18000lx,这为今后深入研究2个水稻叶色突变体的内在机制提供了先决条件．     

葫芦科瓜类作物叶色突变体及其研究进展

根据叶色突变程度及对植株生长发育的影响,将葫芦科瓜类叶色突变分为白化致死、黄绿、后绿、斑驳、斑点等突变类型,并对叶色突变机理研究和叶色突变体利用现状作了综述。     

园艺作物叶色黄化突变体研究进展

叶色黄化是叶色突变的一种重要类型突变,是研究植物光合系统、叶绿体结构、叶绿素生物合成途径等的重要材料,对育种工作有重要应用价值。该文综述了园艺作物叶色黄化突变体的来源、突变发生的生理机制、遗传机制、分子研究进展及其应用价值,旨在为园艺作物叶色黄化突变研究提供理论基础。     

水稻披叶突变体的研究进展

水稻披叶突变体最初来源于国际水稻研究所(IRRI)的RGS20及其衍生系,后来又有其他的披叶突变体被发现,该性状受单隐性基因或多隐性基因控制。披叶突变体可作为新的种质资源来加以研发,已选育出的具有披叶性状的不育系,在繁殖、制种过程中能有效降低成本,节约时间,提高制种产量和种子纯度。水稻披叶性状的遗传和基因定位分析正在进行。     

培矮64S叶色标记突变体的研究进展

近年来，由于两系制种屡屡出现问题，叶色突变作为提高种子纯度，降低制种风险的有效途径，受到众多研究者的关注，大力开展了叶色突变体的筛选工作。培矮64S在两系不育系中居支配地位，其配制的组合在我国水稻生产上占有重要地位，解决培矮64S的制种风险现已成为发展两系杂交稻的核心问题。本文对叶色突变在杂交水稻特别是在培矮64S上应用研究的一些成果和前景进行了综述。     

一份新的水稻淡黄叶色突变体的叶色表现及叶片结构的观察

对水稻淡黄叶突变体安农标810S及其对照安农810S的叶色表现及叶片结构进行了观察和研究,结果表明：突变体从第1片完全叶开始即呈现叶色淡黄,并且在全生育过程中,一直保持淡黄叶性状不发生改变。这样可以快速、准确地从两系法杂交水稻的F1群体中区分不育系自交苗或从繁殖群体中区分杂株。通过石蜡切片观察,突变体叶片结构与安农810S相比无明显变化;通过电镜观察叶绿体超微结构,突变体叶绿体内部结构也未见明显改变。     

水稻披垂叶突变基因研究进展

水稻是重要的粮食作物,全球有超过50%的人口以稻米作为主食。同时水稻又作为一种模式生物被各大研究机构所研究。水稻披垂叶突变体是由于控制水稻中脉形成的基因发生突变,导致基因发生功能缺失,使水稻叶片中脉的形成不能正常进行,从而出现披垂叶的性状。目前已经发现2个基因位点与水稻中脉形成有关,DL和DL2基因正是这2个不同的位点。研究水稻披垂叶突变基因,对研究水稻叶中脉的形成以及水稻理想株型的选育有重要的意义。对水稻披垂叶突变基因的研究进展进行综述,以对水稻这一类特殊株型得到更好地了解。     

水稻卷叶突变体rlm1的基因克隆

叶片是植物光合作用的主要场所,优良的叶片形态有利于塑造理想的株型,提高光合效率。为了研究叶片形态建成的分子机制,自水稻T-DNA插入突变体库中筛选获得1个叶片半卷曲的卷叶突变体(roll leaf mutant,命名为rlm1),突变体rlm1主要特征为成熟叶片沿中脉向内卷,叶片最终卷成直立半圆筒状,叶片卷曲度达0.64,叶片直立参数达95,且光合效率显著优于野生型。通过图位克隆技术,确定突变体rlm1突变位点位于LOC_Os03g06654基因的第1个内含子,LOC_Os03g06654基因编码黄素单氧化酶(flavin-containing monooxygenase),RT-PCR表达分析表明LOC_Os03g06654基因因T-DNA插入而导致完全失活。该基因与已报道的水稻卷叶基因Os COW1(Constitutively Wilted 1)为等位基因,而且突变体rlm1所表现的农艺性状均佳,可期待利用该突变体进行高光合的育种实践。     

一个水稻卷叶突变体zw209的遗传分析与精细定位

叶片是植物光合作用的主要场所,优良的叶片形态有利于塑造理想株型,提高光合效率。为了研究叶片形态建成的分子机制,从水稻T-DNA突变体库中筛选到1个叶片极度卷曲的突变体zw209,突变体有2个显著特征:1突变体泡状细胞数量和面积均变小;2突变体的叶绿素含量较高,具有较高的光合效率。遗传分析表明,zw209的突变性状由一对隐性核基因控制。通过图位克隆,将基因(ZW209)精细定位到9号染色体长臂上,位于In Del136和In Del140之间的92.3 kb区域内。在这个区域内,尚未见报告已克隆的卷叶基因,很可能是一个新的基因位点。上述结果明确了突变体的表型特征及遗传规律,为克隆ZW209基因和揭示其作用机理奠定基础。     

水稻yl1黄叶突变体的基因克隆与功能分析

叶片是植物进行光合作用的重要器官,是作物产量形成的基础。作物叶色突变体不仅是研究叶绿体发育机制、培育高光效新种质的前提,而且可以作为性状标记,应用于良种繁育及杂交育种。在经化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)处理的粳稻品种Kitaake突变体库中,筛选得到黄叶突变体yl1,yl1突变体的株高、穗粒数、千粒重与野生型相比均降低。遗传分析表明,yl1黄叶表型由单隐型基因控制,图位克隆表明yl1编码叶绿素酸酯a氧化酶(chlorophyllide a oxygenase,OsCAO1,LOC_ Os10g41780)基因发生点突变;yl1突变体OsCAO1突变位点位于催化功能域,没有改变其在叶绿体中的定位,且在不同物种之间高度保守,这表明该位点可能是OsCAO1的酶活关键氨基酸位点。     

水稻斑马叶突变体zebra524的表型鉴定及候选基因分析

【目的】对水稻斑马叶突变体zebra524进行表型鉴定和候选基因分析,为进一步探讨该基因功能及在农业生产上的应用奠定基础。【方法】用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变粳稻品种日本晴建立突变体库,从突变体库中筛选得到1份苗期为斑马叶的突变体,该突变体被命名为zebra524。对突变体的表型进行系统观察,并调查其主要的农艺性状。然后,分别测量突变体苗期和孕穗期的叶片及灌浆期籽粒颖壳的光合色素含量。将突变体分别与正常绿色品种进行杂交,并调查杂交F1叶色表型和F2群体叶色分离情况。利用zebra524×冈46B的F2作为定位群体,对zebra524突变体进行基因定位和候选基因遴选,并进行DNA测序验证及编码蛋白序列同源性分析。【结果】zebra524突变体表现为苗期叶片白色和淡绿色横向相间的斑马叶,孕穗期叶片上白色的区域完全转变为淡绿叶并且新长出的叶子表现为淡绿色,抽穗至灌浆结实期籽粒的颖壳苍白色,成熟期节呈褐色、节间基部呈粉红色、胚和颖果基部呈橙红色以及在黑暗条件下培养萌发的胚芽呈橙红色。该突变体苗期及孕穗期叶片叶绿素含量分别降低82.8%和20.9%,类胡萝卜素含量分别降低64.7%和32.6%;灌浆结实期籽粒颖壳的叶绿素和胡萝卜素含量分别降低38.1%和42.8%。成熟期,zebra524突变体的株高、每穗着粒数、结实率和千粒重比野生型分别减少12.3%、9.5%、13.0%和5.4%。zebra524突变体F1的植株叶片表现为正常的绿色,杂交F2群体中正常植株与突变植株分离明显,正常叶色植株数目与突变植株数目的比值接近3﹕1,表明zebra524的突变性状是由1对隐性核基因控制。该突变基因被定位于第2染色体短臂上的SSR标记RM7082和InDel标记Y2之间,遗传距离分别为0.5 cM 和1.7 cM,这2个标记之间的物理距离约为235 kb。序列分析发现,zebra524突变体在LOC_Os02g09750编码区第235碱基处碱基G突变为碱基T,使得编码蛋白的氨基酸序列第79位甘氨酸（Gly）突变成半胱氨酸（Cys）。【结论】zebra524的突变基因与已报道的β-OsLCY等位,该突变体表型可能是由于β-OsLCY发生单碱基突变造成的。     

水稻叶极性发育分子机制研究进展

水稻叶由叶片和叶鞘组成,连接叶片和叶鞘的叶枕上着生有叶舌、叶耳等结构。叶片是水稻光合作用的主要器官,叶片的大小、形状和叶夹角是构成水稻株型的关键因素,对水稻叶片发育机制的阐释将有助于水稻株型改良和产量提高,而叶极性建立又与水稻叶片生长发育和形态建成密切相关。基于此,本文对水稻叶极性建立相关基因及其分子机制的研究进展加以综述,以期为今后水稻株型改良提供一些参考。     

水稻507ys黄绿叶突变体的遗传鉴定与候选基因分析

【目的】对水稻507ys黄绿叶突变体进行遗传鉴定与候选基因分析。【方法】用化学诱变剂甲基磺酸乙酯（EMS）处理粳稻品种日本晴（Nipponbare）,从突变体库中获得一份黄绿叶突变体507ys。对该突变体进行表型观察以及主要农艺性状调查分析。将507ys与正常绿色品种进行杂交,调查F1代的叶色表型和F2群体的叶色分离情况,分析该突变表型的遗传行为。利用（507ys/明恢63）的F2作为定位群体,对507ys突变基因进行精细定位且遴选候选基因,对候选基因进行DNA测序验证及编码蛋白序列同源性分析。同时,测定507ys突变体和野生型亲本的光合色素含量,并利用高效液相色谱（HPLC）精确分析它们的叶绿素组成成分,以进一步揭示507ys黄绿叶突变基因的候选基因。【结果】507ys黄绿叶突变体整个生育期呈黄绿色。与野生型亲本日本晴相比,507ys突变体在分蘖期叶片的叶绿素和类胡萝卜素含量分别下降52.1%和58.1%,成熟期株高、每株有效穗数、每穗着粒数和结实率分别减少8.3%、51.0%、7.4%和11.6%。507ys与正常绿色品种日本晴和明恢63杂交的F1表现正常的绿色,F2群体绿色正常植株与黄绿叶突变植株分离比符合3﹕1,表明507ys的黄绿叶突变性状由1对隐性核基因控制。该突变基因定位在第10染色体长臂近端部SSR标记RM333和InDel标记L3之间,遗传距离分别为0.56 cM和0.14 cM,两标记之间的物理距离约为60.2 kb,此区间内包含13个有注释的预测基因。基因组序列分析发现,507ys突变体中编码叶绿素酸酯a加氧酶的OsCAO1（LOC_Os10g41780）在编码区第2 198位碱基（CDS第1 057位碱基）处,碱基G突变为碱基A,造成编码蛋白的氨基酸序列第353位的谷氨酸（E）突变成赖氨酸（K）。对叶绿素组成成分分析表明,507ys突变体叶片中只有叶绿素a,没有叶绿素b。【结论】507ys突变体基因是已报道的叶绿素酸酯a加氧酶基因OsCAO1的等位基因。507ys突变体在OsCAO1外显子上发生的一个点突变使得其体内叶绿素酸酯a加氧酶失活,造成叶绿素b合成受阻。