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。     

玉米碳水化合物分配缺陷突变体ygl3的光合特性及遗传分析

以快中子辐射诱变玉米自交系PH6WC筛选得到的碳水化合物分配缺陷突变体ygl3为材料,通过叶片内叶绿素含量和碳水化合物含量的测定、叶绿体结构显微观察、光合特性和遗传特性等进行分析。结果表明,与野生型相比,突变体叶绿体数目变少,形态松散,维管束鞘叶绿体积累了大量的淀粉,淀粉颗粒排列不规则且体积增大,导致了叶绿体的膨胀和膜结构的破坏;叶片中淀粉、葡萄糖、果糖的含量都显著高于野生型,表现出玉米碳水化合物分配缺陷的典型表型特征;突变体的叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量都显著低于野生型;净光合速率(Photo)、气孔导度(Cond)、蒸腾速率(Trmmol)均极显著低于野生型,胞间二氧化碳浓度(Ci)高于野生型。遗传分析表明,(ygl3×Mo17) F₂分离群体突变型(黄化)与野生型(绿色)植株性状分离符合1∶3分离比例,表明该突变体受单个核隐性基因控制。     

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。     

大麦黄绿叶色突变体ygl的农艺性状及其调控基因初步定位

叶色突变是植物界广泛存在的一种现象,突变株系是解析植物光合作用和光形态建成等过程的理想材料。大麦黄绿叶色突变体ygl是本课题组在鄂大麦934的EMS突变体库中筛选获得的,该突变体的叶色在整个生育期都较野生型浅,而且苗期呈现黄绿色,后期表现为浅绿色。与野生型相比,ygl株高和千粒重分别表现为极显著和显著降低,其它重要产量性状,如穗数、穗长和穗粒数等无显著变化。进一步分析发现,ygl苗期叶片中基粒类囊体严重线性化,叶绿体超微结构受损。以正常叶色大麦品种Harrington和黄绿叶色突变体ygl为亲本构建了F_2分离群体,对F_2群体及其衍生的F_(2:3)家系进行分析发现,该性状由一个隐性核基因控制,命名为HvYGL(yellowgreenleaf)。利用上述F_2群体,通过基于SSR的BSA法,将该基因初步定位在大麦3H染色体上12.7 cM的区间内,其中 Bmag0209、 EBmac0871和 Bmag603三个标记与黄绿叶色性状共分离。     

一个新的水稻叶绿素缺失突变基因的遗传分析和分子标记定位

从正常绿色水稻品种824B中发现1个黄化突变体824ys。该突变体具有叶绿素缺失突变特性,表现为植株黄绿色,分蘖数减少,生育期延长,总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b的含量以及净光合速率比野生型亲本824B明显下降,每穗着粒数、结实率、千粒重等降低。对824ys与3个正常绿色品种杂交F1、F2的遗传分析表明,控制824ys的叶绿素缺失突变性状为1对隐性核基因。以495R/824ys F2作为定位群体,应用微卫星标记将824ys的叶绿素缺失突变基因定位于水稻第3染色体短臂,与RM218、RM282和RM6959等标记之间的遗传距离分别为25.6、 5.2和21.8 cM。认为该基因为一个新的水稻叶绿素缺失突变基因,暂命名为chl11(t)。     

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。     

水稻黄绿叶突变体w390的遗传分析和基因定位

通过60 Co-γ辐射诱变籼稻中恢8015获得了一个在全生育期叶片均呈黄绿色的突变体w390。与野生型相比,突变体中检测不到叶绿素b的存在,且叶绿素a和类胡萝卜素的含量分别降低了50.6%和44.8%;主要农艺性状调查结果显示,突变体的株高、单株有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数较野生型分别降低了12.0%、22.3%、18.5%和27.6%;透射电镜结果显示:突变体的类囊体数量明显减少,基粒垛叠方向异常;遗传分析表明该突变性状受一对隐性核基因控制。利用突变体与粳稻日本晴杂交构建的F2群体,将突变基因定位至水稻第10染色体长臂约71.8kb的区域内。对该区间包含的15个ORFs进行序列分析,发现突变体中编码叶绿素酸酯氧化酶1(chlorophyllide a oxygenase 1)的基因OsCAO1的第8外显子发生了两个单碱基突变,导致第394和396位的亮氨酸和甘氨酸分别突变为组氨酸和谷氨酸,推测该突变基因是一个OsCAO1功能丧失的新等位基因。     

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。     

一个水稻叶片白化转绿叶突变体的遗传分析和精细定位

 在水稻品种宜香B中发现了一个白化转绿叶突变体,经过多代自交获得了稳定的白化转绿叶色突变体。该突变体在4叶期前叶色为黄绿色,之后逐渐变绿,从苗龄4周到12周,突变体/野生型叶绿素含量比值从34.5%逐渐升高到99.4%。遗传分析表明该突变受1对隐性核基因控制,暂命名为gra。利用微卫星标记将gra初步定位于第10染色体标记RM596和RM5620之间,进一步利用极端个体定位法把gra精细定位于标记RM25522和RM25535之间。gra基因距RM25522和RM25535标记的遗传距离均为0.05 cM, 其物理距离约为136 kb。     

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。     

弹性漆改善软木地板漆膜性能的研究

为了探明水稻营养生长阶段的衰老机制,鉴定了一个在抽穗期前多数叶片逐渐死亡的黄色水稻突变体。黄色衰老突变体表型特征为在分蘖期后,其绿色叶片基部随机出现斑点,并逐渐扩散至整个叶片。与之相反,野生型叶片在整个分蘖期均保持绿色。超微结构分析发现,水稻突变体叶片叶绿体类囊体膜和其他细胞器结构在不同衰老时期破裂,严重时导致细胞质皱缩。在叶片衰老过程中,突变体叶片光合活性、叶绿素含量和抗氧化酶活性发生不可逆转的下降。     

大麦阶段性低温诱导白化突变体的转录组分析

叶色突变体是研究叶绿素代谢、叶绿体发育和光合作用的重要材料。本研究从大麦鄂啤2号(野生型)⁷Li离子突变体库中筛选获得一份大麦阶段性低温诱导白化突变体(SLTW),该突变体受低温诱导后,于五叶期叶片开始出现白化现象,温度升高后于拔节期逐步恢复为绿色。与野生型相比,该突变体叶片中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均显著下降。SLTW突变体与野生型的转录组比较分析表明,差异表达基因显著富集到类胡萝卜素合成、四吡咯结合、血红素结合、铁结合、氧化还原过程、光合作用等通路上。叶绿素合成基因(ID号为HORVU.MOREX.r2.2HG0174230)和类胡萝卜素代谢基因(ID号为HORVU.MOREX.r2.5HG0354290)在SLTW突变体与野生型中的表达量均差异显著,且均检测到SNP突变,推测这些基因可能与大麦阶段性白化有关。编码光合作用-天线蛋白、细胞色素P450、跨膜转运(ABC转运)蛋白及转录因子也可能是调控大麦阶段性白化的潜在候选基因。     

Identification and Fine Mapping of a Gene Related to Pale Green Leaf Phenotype near the Centromere Region in Rice （Oryza sativa）

A thermo-insensitive pale green leaf mutant (pgl2) was isolated from T-DNA inserted transgenic lines of rice (Oryza sativa L. subsp. japonica cv. Nipponbare). Genetic analysis indicated that the phenotype was caused by a recessive mutation in a single nuclear-encoded gene. To map the PGL2 gene, an F2 population was constructed by crossing the mutant with Longtefu (Oryza sativa L. subsp. indica). The PGL2 locus was roughly linked to SSR marker RM331 on chromosome 8. To finely map the gene, 14 new InDel markers were developed around the marker, and PGL2 was further mapped to a 2.37 Mb centromeric region. Analysis on chlorophyll contents of leaves showed that there was no obvious difference between the mutant and the wild type in total chlorophyll (Chl) content, while the ratio of Chl a / Chl b in the mutant was only about 1, which was distinctly lower than that in the wild type, suggesting that the PGL2 gene was related to the conversion between Chl a and Chl b. Moreover, the method of primer design around the centromeric region was discussed, which would provide insight into fine mapping of the functional genes in plant centromeres.     

水稻类树状突变体pla1-5的鉴定与基因克隆

在粳稻品种台北309经60 Co-γ辐射诱变的后代中发现了一份类树状突变体pla1-5,该突变体表现为植株矮化、叶片小且数量增多、分蘖数减少、高位分蘖、穗分化受阻等特征。遗传分析表明,该性状受一对隐性核基因控制。利用图位克隆技术将目的基因定位在第10染色体长臂上两个分子标记CHR1027和CHR1030之间,物理距离为58kb,并与SSR标记CHR1028和CHR1029共分离。根据水稻基因组序列的注释,该区域内存在5个完整的预测基因。测序分析表明pla1-5突变体中一个编码细胞色素P450CYP78A11的释义基因LOC_Os10g26340第1外显子内缺失了一个碱基T,导致移码突变和翻译提前终止。据此,初步推测细胞色素P450CYP78A11基因为PLA1-5的候选基因。     

Genetic Analysis and Molecular Mapping of a Novel Chlorophyll-Deficit Mutant Gene in Rice

A rice etiolation mutant 824ys featured with chlorophyll deficiency was identified from a normal green rice variety 824B.It showed whole green-yellow plant from the seedling stage,reduced number of tillers and longer growth duration.The contents of chlorophyll,chlorophyll a,chlorophyll b and net photosynthetic rate in leaves of the mutant obviously decreased,as well as the number of spikelets per panicle,seed setting rate and 1000-grain weight compared with its wild-type parent.Genetic analyses on F1 and F2 generetions of 824ys crossed with three normal green varieties showed that the chlorophyll-deficit mutant character was controlled by a pair of recessive nuclear gene.Genetic mapping of the mutant gene was conducted by using microsatellite markers and F2 mapping population of 495R/824ys,and the mutant gene of 824ys was mapped on the shon arm of rice chromosome 3.The genetic distances from the target gene to the markers RM218,RM282 and RM6959 were 25.6 cM,5.2 cM and 21.8 cM,respectively.It was considered to be a now chlorophyll-deficit mutant gene and tentatively named as chl11(t).     

Morphological Structure and Genetic Mapping of New Leaf-Color Mutant Gene in Rice (Oryza sativa)

Leaf-color mutations are a widely-observed class of mutations, playing an important role in the study of chlorophyll biosynthesis and plant chloroplast structure, function, genetics and development. A naturally-occurring leaf-color rice mutant, Baihuaidao 7, was analyzed. Mutant plants typically exhibited a green-white-green leaf-color progression, but this phenotype was only expressed in the presence of a stress signal induced by mechanical scarification such as transplantation. Prior to the appearance of white leaves, mutant plant growth, leaf color, chlorophyll content, and chloroplast ultrastructure appeared to be identical to those of the wild type. After the changeover to white leaf color, an examination of the mutated leaves revealed a decrease in total chlorophyll, chlorophyll a, chlorophyll b, and carotenoid content, a reduction in the number of chloroplast grana lamella and grana, and a gradual degradation of the thylakoid lamellas. At maturity, the mutant plant was etiolated and dwarfed compared with wild-type plants. Genetic analysis indicated that the leaf mutant character is controlled by a recessive nuclear gene. Genetic mapping of the mutant gene was performed using an F2 population derived from a Baihuaidao 7 × Jiangxi 1587 cross. The mutant gene was mapped to rice chromosome 11, positioned between InDel markers L59.2-7 and L64.8-11, which are separated by approximately 740.5 kb. The mutant gene is believed to be a new leaf-color mutant gene in rice, and is tentatively designated as gwgl.