文献译文---一个水稻黄绿叶突变体的基因定位

囊 体排 列较 为疏松 ，出现更 多的 嗜锇 体 ，叶绿 素合成 和质 体发 育相关 基 因表达量 发生 改变 。遗 传分析 表 明， Ｔ ｌ １ ３的突 变 性状 由 １ 对 隐性核 基 因控 制 。 利用 Ｔ １ １ ３ ／ Ｎ２ ２的 Ｆ ２ 群 体，将 突变基 因定 位在第 ２染 色体 长臂 Ｉ ｎ ｄ ｅ ｌ 标记 Ｃ Ｘ２和 Ｊ Ｘ１ ８
ｇ ｒ ｏｕ ｎｄ ｍａ ｔ ｅ ｉａ ｒ ｌ ，ｓ ｈ ｏｗｅ ｄ ａ ｙｅ ｌ ｌ ｏ ｗ— ｇｒ ｅ ｅ ｎ ｌ ｅ ａ ｆ ｐｈｅ ｎｏ ｔ ｙ ｐｅ ｉ ｎ ｗｈｏｌ ｅ ｄｅ ｖｅ ｌ ｏ ｐｉ ｎｇ ｓ ｔ ａ ｇｅ ．Ｃｏｍ ｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｗｉ ｌ ｄ ｔ ｙｐｅ ，ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｎｔ ｅ ｎｔ ｓ ｏｆ ｃ ｈｌ ｏ ｒ ｏｐ ｈｙｌ ｌ ａ ｎｄ ｃ ａ ｒ ｏ ｔ ｅ ｎ ｏｉ ｄ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａｓ ｅ ｄ． ｔ ｈｅ ｙｅ ｌ ｌ ｏ ｗ— ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ ｌ ｅ ａ ｆ ｂｅ ｃ ａ ｍｅ ｍｏ ｒ ｅ ａ ｎｄ ｍｏ ｒ ｅ ｏｂ ｖｉ ｏｕ ｓ ａ ｌ ｏｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ｄ ｅ ｖｅ ｌ ｏｐ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ Ｔ１ １ ３．Ａｔ
作物 学报
Ａ Ｃ Ｔ Ａ Ａ Ｇ Ｒ Ｏ Ｎ Ｏ ＭＩ Ｃ Ａ Ｓ Ｉ ＮＩ Ｃ Ａ ２ ０ １ ５ ， ４ １ （ ８ ） ： １ １ ５ ５ — １ １ ６ ３
ｈ ｔ ｔ ｐ： ／ ／ ｚ ｗｘ ｂ． ｃ ｈ ｉ ｎａ ｃ ｒ ｏ ｐｓ ． ４９ ０ ；ＣＯ ＤＥＮ ＴＳＨＰ Ａ９
之 间， 物理距 离约 为 ７ ９ ｋ ｂ ，此 区间 内包 含 １ ２个 预测基 因 。 关键词 ：水稻 ；黄 绿叶突 变体 ；遗传 分析 ；精 细定位

3个水稻叶色突变体的遗传分析及基因定位纪现军;张小明;叶胜海;周涯;修芬连;邓晓梅;尚海漩;刘继云;陈萍萍;金庆生【摘要】Three stably inherited yellow leaf mutants, Yl-1, Yl-2 and Yl-3, were isolated from ajaponica rice variety Xiushui 09 treated by ethyl methylsulfonate (EMS). Compared with their wild type Xiushui 09, these mutants showed less tiller and shorter culm, and yellow leaves were observed at the seedling and tilling stages. With the growth of the mutant plants, the leaves turn green. Genetic analysis showed that the yellow leaf traits of the three mutants were all controlled by one pair of recessive nuclear genes. Genetic mapping of the mutant genes were conducted using yellow leaf individuals from the F2 mapping populations of Yl-1, Yl-2 and Yl-3 crossed with indica variety Zhenshan 97. Yl- was mapped between SSR markers RM282 and RM6080, within genetic distance of 7. 5 cM in chromosome 3. While Yl-2 and Yl-3 were mapped in the same site of chromosome 5 between 5-43w and RM1237, with genetic distances of 2.0 cM and 6. 8 cM to each of them, respectively.%利用甲基磺酸乙酯对常规粳稻‘秀水09’进行诱变处理,获得了3个黄叶突变体Y1-1,Yl-2和Yl-3,多代自交稳定遗传.突变体与野生型‘秀水09’相比,分蘖减少、植株变矮、苗期叶片表现明显的黄色,随着生长发育的进行,叶片逐渐返绿.遗传分析表明这3个突变体的黄叶性状均受1对隐性核基因控制.利用SSR分子标记,将突变基因Yl-1定位在第3号染色体RM282与RM6080之间的7.5 cM范围内,将突变基因Yl-2和Yl-3定位在第5号染色体分子标记5-43w与RM1237之间,遗传距离分别为2.0 cM和6.8 cM.【期刊名称】《浙江农业学报》【年(卷),期】2012(024)001【总页数】5页(P7-11)【关键词】水稻;黄叶;遗传分析;分子定位【作者】纪现军;张小明;叶胜海;周涯;修芬连;邓晓梅;尚海漩;刘继云;陈萍萍;金庆生【作者单位】杭州师范大学生命与环境科学学院,浙江杭州310036;浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江杭州310021;浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江杭州310021;浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江杭州310021;浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江杭州310021;浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江杭州310021;浙江师范大学化学与生命科学学院,浙江金华321004;杭州师范大学生命与环境科学学院,浙江杭州310036;浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江杭州310021;浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江杭州310021;浙江师范大学化学与生命科学学院,浙江金华321004;浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江杭州310021;浙江师范大学化学与生命科学学院,浙江金华321004;浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江杭州310021;浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江杭州310021【正文语种】中文【中图分类】S511水稻(Oryza sativa L.)是世界上重要的粮食作物，也是植物功能基因研究的模式作物。

一个水稻黄绿叶突变体的鉴定与基因克隆中期报告一、研究背景水稻作为全球最重要的粮食作物之一，在全球范围内受到广泛关注。

然而，水稻生长过程中常常会出现各种突变现象，比如叶片颜色变异、形态变异等。

这些变异现象虽然是一种自然现象，但是对水稻的生长和产量可能会产生不良影响。

因此，研究水稻突变现象的成因和机制，对于提高水稻品质和产量具有十分重要的意义。

本研究的要点是鉴定和克隆水稻黄绿叶突变体的基因，揭示其形成机制和生物学意义，从而为水稻品种改良提供一定的理论基础。

二、研究内容1.鉴定黄绿叶突变体本研究采用了遗传学和生物化学等多种手段，对水稻黄绿叶突变体进行了全面鉴定。

首先对黄绿叶突变体进行了遗传连锁分析，并利用构建的遗传图谱对该突变体的遗传背景进行了分析。

接着，利用叶绿素荧光分析和叶片组织解剖等手段，对黄绿叶突变体的叶绿素合成和组织结构进行了详细的研究。

2.克隆黄绿叶突变体的基因针对黄绿叶突变体的遗传分析结果，本研究团队使用了高通量测序技术，对黄绿叶突变体所在的基因进行了全长克隆。

接着，采用RT-qPCR技术对该基因在不同发育时期的表达模式进行了分析，以揭示该基因在水稻生长发育过程中的功能。

三、预期成果1.鉴定和命名一种新的水稻黄绿叶突变体；2.克隆该突变体相关的基因；3.揭示该基因在水稻生长发育过程中的功能和作用机制。

四、研究意义本研究的主要意义在于：1.为了解水稻突变现象的成因和机制，提高水稻品质和产量，提供了一定的理论基础和技术支持；2.对于探索生物多样性和遗传变异的机制，具有重要意义；3.对于我们对水稻基因组的认识和理解，将有所促进。

成熟期从小区中随机选取 5 株, 考查株高、有 效穗、穗长、一次枝梗数、主穗实粒数、千粒重、 结实率等农艺性状, 利用 Microsoft Excel 软件进行 统计分析。 1.4 遗传分析
2007 年 夏 在 西 南 大 学 水 稻 研 究 所 配 制 西 农 1A×ygl4 杂交组合, 2007 年秋于海南播种 F1, 获得 F2 代种子。2008 年夏在西南大学 水 稻研究所 播 种 F2 代, 对每株进行叶色表型调查。 1.5 DNA 提取
有效穗
Effective panicle
株高
Plant height (cm)
主穗长
Main panicle length (cm)
主穗实粒数
Filled grain number of main panicle
一次枝梗数 First branch number
千粒重
1000-grain weight (g)
水稻黄绿叶基因 YGL4 的遗传分析和分子定位
刘梦梦 桑贤春 凌英华 杜 鹏 赵芳明 杨正林 何光华*
西南大学水稻研究所 / 农业部西南作物遗传改良与育种重点开放实验室, 重庆 400716
摘 要: 通过 EMS 诱变恢复系缙恢 10 号, 获得了一个稳定遗传的全生育期黄绿化叶色突变体。其叶绿素总含量稳 定在 2.01~2.28 mg g−1 之间, 仅有对照的 38.2%~50.5%。与对照相比, 黄绿叶突变体的有效穗和株高显著下降, 而主 穗长、一次枝梗数、主穗实粒数、结实率、千粒重则无明显差异。遗传分析表明该性状受 1 对隐性核基因控制, 命 名为 YGL4。利用微卫星标记将 YGL4 定位于第 10 染色体微卫星标记 RM3123 和 RM590 之间, 分别距其 7.6 cM 和 7.8 cM。在两标记间进一步设计 SSR 引物, 将该黄绿叶基因定位于 RM1162 和 RM7093 之间, 分别距其 1.8 cM 和 4.0 cM。为该 YGL4 基因的分子标记辅助选择育种和图位克隆奠定了基础。 关键词: 水稻(Oryza sativa L.); 黄绿叶; 遗传分析; 分子定位

浙 江省 优秀 科技 期刊 一等 奖
一
个 水稻苗期 黄化 叶突变体 基 因的定位
项 显 波 ，吴 晶 ，丁 沃 娜 ，朱 世 华
（ １ ． 宁波大学 海洋学院，浙江 宁波 ３ １ ５ ２ １ １ ； ２ ． 宁波大学 科学技术 学院，浙江 宁波 ３ １ ５ ２ １ １ ）
摘 要：通过 筛选 甲基 磺 酸 乙￣ ｉ Ｒ （ Ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ Ｍｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ Ｓ ｕ ｌ ｆ ｏ ｎ ａ ｔ ｅ ， Ｅ ＭＳ ） 诱 变的籼 稻 Ｋ ａ ｓ ａ ｌ ａ ｔ ｈ突 变体 库，得 到 一个 黄化 叶 突 变体 Ｏ ｓ ｙ ｌ ｌ （ Ｏ ｒ ｙ ｚ ａ ｓ ａ ｔ ｉ ｖ ａ ｙ ｅ ｌ ｌ ｏ Ｗ ｌ ｅ ａ ｆ ） ，在 二 叶期前 该 突 变体 叶 色黄化 ， 后 期 突变 体 叶 色逐 渐恢 复到 野 生型水 平．遗传 分析 显 示 Ｏ ｓ ｙ ｌ ｌ突变性状 受一对 隐性基 因控 制，经 图位 克 隆
因的 克 隆 打 下基 础 ．
关键词 ：水稻 ：黄 化 叶 突变体：基 因定位
中 图分 类 号ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ： Ｓ ５ １ １
文 献标 志码 ： Ａ
文章 编 号： １ ０ ０ １ — ５ １ ３ ２（ ２ ０ １ ５ ）０ ３ — ０ ０ ０ ５ — ０ ４
叶片作为主要 的光合作用器官 ， 对 水稻的产 量和 品质 有着 重 要影 响 …．叶片 的 光合作 用 首 先要
而 Ｏ ｓ ＤＶ Ｒ和 Ｙ Ｇ Ｌ １ ３ ８ （ ｔ ） 基 因功 能 缺 失 引 起 的黄
化叶色 则维持 水稻整个生命周期… ． 研 究发现
一
些 黄 化 叶 色 相 关 基 因 的 表 达 与 光 照 相 关 ，如

５８８中国水稻科学（ｉｃｃ）第２ＣｈｎＪＲｉｅＳｉ３卷第６期（０９年ｕ月）２０２０００，２（）：１５１９２３７－７．１３．０２［１Ｎａａａ１］ｇｓｗａＮ，Ｍｉｏｈ，ＳｎｙｓｉＭａｏＹ，ｅａＤｅｕａｅｏｈｔ１Ｌｒｇｌｔｓｂｔ．ｌａｎｓｉｄｖｌｐｅｔｉｉｅＲｉｅＧｅｅｗｓ１９ｅｆａｄｐｉｔｌｅｅｏｍｎｎｒｃ．ｃｎｔＮｅｌ，９６，１３：１２１５００．［ｏｎＨ，ＹａｍｏｏＴ，Ｓｓｋ２］ＬｉＸｍａｔａａｉＴ，ｅ１Ｃｈｒｃｅｊａｉｎａｄｔａ．ａａｔｚｔｏｎｒｄｔｃｉｎｏｐｓａｉｉｔｒｃｉｎｆ３ＱＴｓｅｅｔｆｉｔｎｅａｔｓｏＬ，Ｈａ，Ｈｃｎｏｅｔｃｏｌｃａｄ２Ｈ幽，ｃｎｔｏｌｇｅｄｎｄｔｉｒｃｕｉｇｅｒｙｓｇｎｃｏｒｌｉｈａｉｇａｅｎｉｅｓｎｎａｌｉｏｅｉｎ［２罗伟，１］胡江，孙川ｉ，等．水稻抽穗期功能叶叶型相关性ｌｅ．ＴｈｏｉｓｎｅｒＡｐｐｌＧｅｅ，２０ｎｔ００，１：１２—０８．０１０１１２ｋｗａＴｋｔｍｉＳ，ｅ１ｔａ．Ｐｈｏｈｏｅｏｆｒｙｔｅｒｍｓｃｎｅ［１ｚｗａＴ，Ｏｉａ，Ｔｏｕｏ２］Ｉａｔｅｐｏｏｅｉｄｃｏｔｏｏｆｏｒｎｉｒｃ（ａｈｔｄｙｈｈｔｐｒｏｉｃｎｒｌｆｌｗｅｉｇｎｉｅｓｏｒ—ａ状遗传分析．分子植物育种，２０，６５：８３８００８（）５—６．［３ｕ—ｃｉ，Ａｔｕｈ１］ＪｎＩｈＩｓｓｉＨ，ＨｉｅｄｍｉＫ，ｅａ．Ａｒｃｓｉｅｈｔｒ—ｔ１ｅｅｓｅｅｏｖｃｒｎｃｍｕａｉｎ，ｐａｔｃｏｄ，ｓｏｔｎｓｔｅｐａｔｃｒｎａｄｈｏｉｔｔｏｌｓｏｈｒｒｈｒｅｈｌｓｏｈｏｎｅｏｇｔｓｔｅｖｇｔｔｖｈｓｎｒｃ．ＰｌｎｌｌｎａｅｈｅｅａｉｅｐａｅｉｉｅａｔＣｅｌ，１９９８，１０：１１５．５１１２１ｐａ）Ｐｌｎｌｎｔ．ａｔＪ，２０００，２５：３１３９．２（）９—９［２邬亚文，于永红，胡国成，等．一个新的水稻生育期延迟Ｔ—２］ＤＮＡ插入突变体．作物学报，２０，３（）１１１１．０６２８：１１－１６［４Ｌ１］ｉＫ，Ｐｎｏ，Ｓａｓｌ，ｅ１ｄｎｉｃｔｎｏｚｉｓｎＳＲＭｔｎｅＪＷｔａ．Ｉｅｔｉｉｆｆａｏｑａｉａｉｅｒｉｏｉ（ｕｎｔｔｖｔａｔｃｔｌＱＴＬｓ）ｆｒｅｄｎｄｔａｐａｏｈａｉｇａｅｎｄｌｎｔｈｉｈｎｃｌｉａｅｉｅ（ｙａｓｔｖ）ＴｈｅｒＡｐｎｅｇｔｉｕｔｖｔｄｒｃＯｒｚａｉａＬ．．ｏｐｌＧｅ—ｅ，１９ｔ９５，９１３４３．：７—８１［３杨瑶君，汪旭东，吴先军，等．水稻显性早熟材料Ｄ６Ｂ的发２］４现、传分析和分子标记定位．遗传学报，２０，３（）９—遗０５２５：４５５００．［４Ｓｔ，Ｈａａｈ２］ａｏＹＩｙｓｉＫ．Ｔｅｅｅｉｃｎｒｌｆｈａｉｖｇｔｈｎｔｏｔｏｏｅｂｓｃｅｅａｇｃｔｔｒｈａｅｉａｌａｕｉｇｎｔｖｉｅｖｒｅｉｓｉｅｐｓｎｅｒｙｍｔｒｎａｉｅｒｃａｉｔｅ．Ｊｐｅｄ—ｎＪＢｒｅｉｇ，１８ｎ９５，３５：１０ｌ６６一６．［５林鸿宣，钱惠荣，振民，等．几个水稻品种抽穗期主效基因１］熊与微效基因的定位研究．遗传学报，１９，３３：２５２３９６２（）０—１．［６罗林广，虎渠，万建民．水稻抽穗期的遗传学研究．江苏农１］翟业学报，２０，１（）１２．０１７２：１９１６［５邓晓建，周开达，仁端，等．水稻完全显性早熟基因的发现２］李和定位．中国农业科学，０１４３：２３２９２０，３（）３—３．［７李１］平，陆朝福，周开达，．利用ＲＬ等ＦＰ标记定位水稻重要［６郭龙彪，储成才，２］钱前．水稻突变体与功能基因组学．植物农艺性状的主效基因与微效基因．中国科学：辑，１９，２Ｃ９６６（）：２７２３３５－６．学通报，２０，３３０６２：１１．［７ＸｕＹ，ＸｉｇＹＺ，ｅｇＸＹ，ｅ１２］ｅＷｎＷｎｔ．ＮａｕａｖｒｔｎｉａｔｒｌａｉｉｎａｏＧｈｄｓａｍｐｒａｔｒｇｕａｏｆｈａｉｇｄｔｎｉｌｏｔｎ７ｉｎｉｏｔｎｅｌｔｒｏｅｄｎａｅａｄｙｅｄｐｅ—ｔａｎｒｃ．Ｎａｎｔ，２０ｉ１ｉｉｅｔＧｅｅ０８，４０：７６．６１７７［８ＹａｍｏｏＴ，ＬｎＨ，Ｓｓｋ１］ｍａｔｉａａｉＴ，ｅ１ｄｎｉｃｔｎｏｅｄｔ．ＩｅｔｉｉｆｈａａｆａｏｉｇｄｔｕｎｔａｉｅｔａｔｌｃｄｎｈｒｃｅｉａｉｎｏｔｎａｅｑａｉｔｖｒｉｏｕｓＨ６ａｄｃａａｔｒｚｔ０ｆｉｓｔｅｉｔｔｃｉｅａｔｏｓｐｓａｉｎｔｒｃｉｎｗｉｈｔＨｉｉｅｓｎｄａｃｄａｋｎｒｃｕｉｇａｖｎｅｂｃ—ＹｔｒｙｍａＫｔａ．ｅｅｆｃｓｏｈｕｍ［８ｉ，ＫａｏＨ，Ｍａｕａ，ｅ１Ｔｈｆｅｔｎｔｅｃｌ２］０ｇｌｎｔｎｈｉｇｏｏｃｃａａｔｒａｓｄｂｅｄｒｉｇｅｇｈａｄｔｅｒａｒｎｍｉｈｒｃｅｓｃｕｅｙｓｍｉｗａｆｎｃｏｓｐｒｇｎ．Ｇｅｅｉｓ００，１４：８８—９．ｒｓｏｅｙｎｔｃ，２０５５８１［９ｎ，ＨａｕｈｍａＹ，Ｎａａｒ１５ＹａｏＭｒｓｉｇｍｕａＹ，ｅａ．Ｉｅｔｉａｉｎｏｔ１ｄｎｉｃｔｆｆｏｑａｔｔｔｖｒｉｏｉｏｔｏｌｇｈａｉｇｄｔｎｒｃｕｉｇａｕｎｉｉｅｔａｔｃａｌｃｎｒｌｎｅｄｎａｅｉｉｅｓｎｉｈｇ—ｅｓｔｎａｅｍａ．ＴｈｏＡｐｐｌＧｅｅｉｈｄｎｉｙｌｋｇｐｉｅｒｎｔ，１９９７，９５：１２０５ｇｎｓａｔｅｓ－ｌｃｓｉｉｅＹｐｎＪｅｅｔｈｄ１ｏｕｎｒｃ．Ｂｒｅｎ，１９ｅｄｉｇ９３，４８：２７２５６７．欢迎订阅２１００年《子植物育种》分《子植物育种》一份为转基因育种、子标记辅助育种及常规育种服务的科学杂志，是中国唯一的一份以育种为名的分是分也科学杂志。

水稻黄绿叶突变体w ３９０的遗传分析和基因定位董青１,２㊀张迎信１,２㊀张振华１,２㊀周全１,２㊀秦亚芝１,２,３㊀王宏１,２㊀程式华１,２曹立勇１,２,∗㊀沈希宏１,２,∗(１中国水稻研究所/国家水稻改良中心,杭州３１１４０１;２浙江省超级稻研究重点实验室,杭州３１１４０１;３四川农业大学水稻研究所/西南作物基因资源与遗传改良教育部重点实验室,成都６１１１３０;∗通讯联系人,E Ｇm a i l :x i h o n g s h e n ＠１２６．c o m ;c a o l y c g f ＠m a i l ．h z ．z j．c n)G e n e t i cA n a l y s i sa n d G e n e M a p p i n g o fa Y e l l o w Ｇgr e e nL e a f M u t a n t w ３９０i n R i c e (O r yz a s a t i v a L ．)D O N G Q i n g １,２,Z H A N G Y i n g Ｇx i n １,２,Z H A N G Z h e n Ｇh u a １,２,Z HO U Q u a n １,２,Q I N Y a Ｇz h i １,２,３,W A N G H o n g１,２,C H E N G S h i Ｇh u a １,２,C A O L i Ｇy o n g １,２,∗,S H E N X i Ｇh o n g１,２,∗(１C h i n aN a t i o n a lR i c eR e s e a r c hI n s t i t u t e /N a t i o n a lC e n t e r f o rR i c e I m p r o v e m e n t ,H a n g z h o u３１１４０１,C h i n a ;２K e y L a b o r a t o r y fo r Z h e j i a n g S u p e rR i c eR e s e a r c h ,H a n g z h o u３１１４０１,C h i n a ;３R i c eR e s e a r c hI n s t i t u t e /K e y L a b o r a t o r y o f S o u t h w e s tC r o p Ge n e t i c R e s o u r c e s a n dI m p r o v e m e n t ,M i n i s t r y of E d u c a t i o n ,S i c h u a nAg r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y ,Ch e n g d u６１１１３０,C hi n a ;∗C o r r e s p o n d i n ga u t h o r ,E Ｇm a i l :x i h o n g s h e n ＠１２６．c o m ;c a o l y c g f ＠m a i l ．h z ．z j ．cn )D O N G Q i n g ,Z HA N G Y i n g x i n ,Z HA N G Z h e n h u a ,e ta l ．G e n e t i ca n a l y s i sa n d g e n e m a p p i n g o fa y e l l o w Ｇgr e e nl e a f m u t a n t w ３９０i n r i c e (O r yz a s a t i v a L ．)．C h i n JR i c eS c i ,２０１５,２９(３):２４１Ｇ２４９．A b s t r a c t :A y e l l o w Ｇg r e e nl e a fm u t a n t ,d e s i g n a t e da s w ３９０,w a s i s o l a t e df r o mt h e p r o g e n y of ６０C o ＧγＧt r e a t e di n d i c a c u l t i v a rR ８０１５．T h em u t a n t e x h i b i t e da s t a b l e y e l l o w Ｇg r e e n l e a f p h e n o t y p e d u r i n g t h ew h o l e l i f e c y c l e ．T h e c h l o r o p h y l l b w a sn o td e t e c t e di n w ３９０,a n dt h ec h l o r o p h y l laa n dc a r o t e n o i d sc o n t e n t so f w ３９０w e r er e d u c e db y ５０．６％a n d ４４ ８％,c o m p a r e dw i t h t h ew i l d Ｇt y p e ．T h e p l a n t h e i g h t ,t h en u m b e r o f p a n i c l e p e r p l a n t ,t h en u m b e r o f s pi k e l e t s p e r p a n i c l e ,t h en u m b e r o f g r a i n s p e r p a n i c l eo f w ３９０w e r e r e d u c e db y １２．０％,２２．３％,１８．５％a n d２７．６％,r e s p e c t i v e l y．T h e t r a n s m i s s i o ne l e c t r o n m i c r o s c o p ea s s a y d e m o n s t r a t e dt h a t t h en u m b e ro f t h yl a k o i d sd e c r e a s e da n d g r a n a sw e r e p o o r l y s t a c k e d i n t h em u t a n t ,r e s u l t i n g i nu n d e r d e v e l o p m e n t o f c h l o r o p l a s t s ．G e n e t i c a n a l ys i s s h o w e d t h a t t h e y e l l o w Ｇg r e e n l e a f p h e n o t y p ew a s c o n t r o l l e db y a s i n g l e r e c e s s i v e g e n e ．U s i n g a nF ２m a p p i n gp o pu l a t i o nd e r i v e d f r o mt h e c r o s s o f w ３９０m u t a n t a n dN i p p o n b a r e ,t h e g e n ew a s d e l i m i t a t e d t o a r e g i o no f ７１．８Ｇk bo n t h e l o n g ar mo f c h r o m o s o m e １０,w h i c h c o n t a i n e d １５O R F s ．S e q u e n c e a n a l y s i s r e v e a l e d t h a t t h em u t a n t c a r r i e d t w o n u c l e o t i d e s u b s t i t u t i o n s i n t h e e i gh t h e x o no f O s C A O １g e n e ,w h i c h l e d t o t h e s u b s t i t u t i o n o f l e u c i n e a n d g l y c i n e f o r h i s t i d i n e a n d g l u t a m i c a c i d ,r e s p e c t i v e l y．T h i s i m p l i e d t h a t W ３９０m i gh t b e an o v e l a l l e l e o f O s C A O １g e n e ．K e y w o r d s :O r y z a s a t i v a L ．;m u t a n t ;y e l l o w Ｇg r e e n l e a f ;g e n em a p p i n g 董青,张迎信,张振华,等．水稻黄绿叶突变体w ３９０的遗传分析和基因定位．中国水稻科学,２０１５,２９(３):２４１Ｇ２４９．摘㊀要:通过６０C o Ｇγ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w ３９０.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㊁单株有效穗数㊁每穗总粒数㊁每穗实粒数较野生型分别降低了１２．０％㊁２２．３％㊁１８．５％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F ２群体,将突变基因定位至水稻第１０染色体长臂约７１．８k b 的区域内.对该区间包含的１５个O R F s 进行序列分析,发现突变体中编码叶绿素酸酯氧化酶１(c h l o r o p h y l l i d e ao x y ge n a s e １)的基因O s C A O １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O s C A O １功能丧失的新等位基因.关键词:水稻;突变体;黄绿叶;基因定位中图分类号:Q ３４３ ５;Q ７５４;Q ９４４ ５６㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:１００１Ｇ７２１６(２０１５)０３Ｇ０２４１Ｇ０９收稿日期:２０１４Ｇ１１Ｇ２７;修改稿收到日期:２０１４Ｇ１２Ｇ２４.基金项目:国家科技支撑计划资助项目(２０１１B A D ３５B ０２);农业部水稻生物学与遗传育种学科群项目;浙江省公益技术应用研究项目(２０１３C ３２００３);中国农业科学院科技创新工程资助项目(C A A S ＧA S T I P Ｇ２０１３ＧC N R R I).１４２中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i ),２０１５,２９(３):２４１－２４９h t t p ://w w w．r i c e s c i ．c n D O I :１０．３９６９/j．i s s n ．１００１Ｇ７２１６．２０１５．０３．００３㊀㊀叶色突变体是一类常见的突变体类型.它往往是由于突变基因直接或间接影响叶绿体的发育或光合色素的合成与降解过程,从而改变叶绿素的含量,最终导致叶色发生变异.叶色突变体在研究光合作用遗传机理㊁光合色素的合成和降解过程[１Ｇ４]㊁叶绿体分化与发育机制[５Ｇ６]等方面发挥着重要作用.而在实际应用中,叶色突变体由于其较高的辨识度,可作为表型标记用于杂交种生产中[７].多年以来,人们对叶色突变体进行了广泛的研究.水稻叶色突变体可分为黄化突变体㊁转绿突变体㊁温敏变色突变体㊁斑点和条纹(斑马叶)突变体㊁白化突变体㊁亮绿突变体㊁常绿突变体和紫叶突变体[８].叶色突变大多受１对隐性核基因控制,受显性核基因或细胞质基因控制的叶色突变极少被报道[９].迄今为止,已有近５０个水稻叶色相关基因被克隆.其中,基因N T R C㊁O s HA P３A/B/C㊁V Y L㊁O s C H R４㊁V１㊁V２㊁O s G l u R S㊁O s C l p P５㊁O s P P R１参与叶绿体的分化发育[１０Ｇ１６].基因R b c L㊁R b c S㊁L T C㊁O s C H L D/H/I㊁O s D V R㊁O s P O R A/B㊁O sＧC A O１/２㊁Y G L１㊁N Y C１㊁N Y C３㊁N Y C４㊁S G R㊁N O L 参与叶绿素合成与降解过程[２Ｇ４,１７Ｇ２５].另外,有些基因参与类胡萝卜素合成,如O s P D S㊁O s Z D S㊁O sＧC R T I S O㊁βＧO s L C Y编码的酶对类胡萝卜素前体A B A的合成十分重要[２６].而基因O s C a b１R㊁O sＧC a b２R㊁L h c b１㊁L h c b４㊁p s a A㊁p s b A㊁P L㊁O s D O S㊁O s R o p G E F１０㊁S T１㊁O s C B L１㊁e t l１/２㊁V３则参与可引起水稻叶色变化的其他生理过程[８].本实验室通过６０C oＧγ辐射诱变籼稻品种中恢８０１５(R８０１５)的种子得到一个稳定遗传的黄绿叶突变体w３９０.本研究对该突变体的生理特征㊁叶绿体超微结构以及主要农艺性状进行了考查,并对w３９０突变基因进行遗传分析㊁基因定位及候选基因分析,为进一步分析该基因,明确水稻叶色变异机制奠定了基础.１㊀材料与方法１．１㊀供试材料本研究所用的野生型水稻品种为国审籼型杂交稻内５优８０１５的恢复系中恢８０１５.利用６０C oＧγ辐射诱变中恢８０１５种子获得一个黄绿叶突变体,经多代自交稳定,命名为w３９０.将w３９０与叶色正常的粳稻品种日本晴进行杂交,构建用于遗传分析与定位的F２分离群体.于２０１３年夏季在中国水稻研究所富阳试验基地种植野生型㊁突变体和F２分离群体,所有材料每行１２株,株行距２０c mˑ２３c m,正常田间管理.１．２㊀表型与农艺性状考察于抽穗期,取中恢８０１５和w３９０的剑叶进行光合色素含量测定和叶绿体超微结构的观察,方法参照L i等[２７].于完熟期,随机挑选野生型和突变体各１０株,测量株高,收获后考查千粒重㊁单株有效穗数㊁每穗总粒数㊁每穗实粒数和单株产量.采用S A S软件的一般线性模型对野生型和突变体植株的光合色素含量及主要农艺性状进行方差分析[２８].１．３㊀群体构建２０１２年夏季在浙江富阳以突变体w３９０为父本与日本晴杂交,冬季于海南陵水种植F１,观察F１表型,并自交获得F２分离群体,２０１３年夏季将F２分离群体种植在富阳.随机选择F２分离群体的一个区域,考查黄绿叶性状的分离比,并用χ２进行检验.利用F２分离群体中获得的黄绿叶单株进行基因定位.１．４㊀D N A提取及标记检测采用改良的C T A B法[２９]提取中恢８０１５㊁日本晴㊁w３９０以及由w３９０和日本晴构建的F２分离群体中１０个正常叶色个体和６９７个黄绿叶个体的总D N A.标记检测过程如L i等[２７]所述.１．５㊀基因定位与克隆用于多态性筛选的D N A标记包括４３６个S S R 标记[３０]和９１个I n D e l标记[２７].根据F２分离群体植株表型,随机等量选取１０株黄绿叶突变体植株的D N A和１０株正常植株的D N A分别构建突变体D N A池和正常D N A池.利用在亲本间具有多态性的D N A标记对突变体D N A池和正常D N A池进行扩增,寻找在突变体D N A池中发生偏态扩增的分子标记.再利用突变单株验证有偏态扩增的分子标记,确定突变位点与分子标记之间的连锁关系.根据G r a m e n e(h t t p://w w w．g r a m e n e．o r g/)公布的日本晴和９３１１基因组序列,利用O l i g o７．０[３１]在初步定位的区间内设计I n D e l标记,进一步对目标基因进行精细定位.利用水稻基因组注释数据库(h t t p://r i c e．p l a n t b i o l o g y．m s u．e d u)进行候选基因分析.根据候选基因全长基因组序列,设计测序引物,采用高保真D N A聚合酶K O DＧP l u sＧV e r．２分别２４２中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i)㊀第２９卷第３期(２０１５年５月)扩增野生型和突变体候选基因的基因组序列,产物送上海英潍捷基贸易有限公司测序,测序结果用M e g A l i g n 软件进行序列比对,确定突变位点.１．６㊀三维结构预测采用同源建模法对野生型和突变体黄绿叶基因的蛋白三级结构进行预测.在S W I S S ＧMO D E L (h t t p ://s w i s s m o d e l ．e x p a s y ．o r g )服务器中,使用同一模板对野生型和突变体目的基因编码的蛋白分别建模,用拉氏构象图(R a m a c h a n d r a n )对构建好的模型进行质量评估.采用S P D B V 软件对野生型和突变体的蛋白模型进行叠合.１．７㊀叶色相关基因的表达分析R N A 的提取及c D N A 的反转录合成过程如L i等[２７]所述.利用T HU N D E B R B I R D S Y B R q P C RM i x (T O Y O B O ,日本)进行实时荧光定量P C R .内参基因为A c t i n (登录号为L O C _O s ０３g ０８０２０).光合色素合成与降解㊁叶绿体发育及光合作用相关基因的表达引物参考刘胜等[３２].２㊀结果与分析２．１㊀突变体的生理特征和主要农艺性状突变体w ３９０所有叶片在全生育期均呈黄绿色(图１).在抽穗期测定叶绿素含量,发现突变体的光合色素含量较野生型中恢８０１５降低了５８．０％(表１).其中,以叶绿素b 的降低最为明显,在突变体中检测不到叶绿素b 的存在;而叶绿素a 和类胡萝卜图１㊀野生型和突变体的表型F i g ．１．P l a n t p h e n o t y p e o f t h em u t a n t a n d i t sw i l d Ｇt y pe p a r e n t ．素的含量也分别降低了５０．６％和４４．８％.农艺性状方面,突变体w ３９０的株高较野生型降低了１２．０％,每穗总粒数㊁每穗实粒数和每株有效穗数分别减少了１８．５％㊁２７．６％和２２．３％(表２),而千粒重的差异不显著.这些结果表明,叶色发生变化对突变体的主要农艺性状产生了显著影响,但并未影响籽粒的灌浆和充实效率.这可能是由于叶色变化降低了突变体的光合效率,从而影响了植株的正常生长和发育.２．２㊀叶绿体结构的电镜观察将突变体和野生型的叶片分别放于透射电镜下观察,发现突变体w ３９０的叶绿体数目大小与野生表１㊀突变体和野生型叶片的光合色素含量比较T a b l e １．C o m p a r i s o no f p h o t o s y n t h e t i c p i g m e n t c o n t e n t s i n l e a v e s b e t w e e n t h em u t a n t a n d i t sw i l d Ｇt y pe p a r e n t ．m g /g光合色素含量P h o t o s y n t h e t i c p i gm e n t c o n t e n t 中恢８０１５R ８０１５w ３９０P叶绿素aC h l o r o p h y l l a ２．６５ʃ０．０３１．３４ʃ０．０５＜０．０００１叶绿素bC h l o r o p h y l l b ０．７４ʃ０．０５０．００＜０．０００１类胡萝卜素C a r o t e n o i d s０．６６ʃ０．０４０．３６ʃ０．０１＜０．０００３总含量T o t a l c o n t e n t ４．０５ʃ０．０７１．７０ʃ０．０６＜０．０００１表２㊀突变体和野生型的主要农艺性状比较T a b l e ２．C o m p a r i s o no fm a i na g r o n o m i c t r a i t s b e t w e e n t h em u t a n t a n d i t sw i l d Ｇt y pe p a r e n t ．性状T r a i t中恢８０１５R ８０１５w ３９０P株高P l a n t h e i gh t /c m １１２．３ʃ５．２９８．９ʃ５．５０．０００３单株有效穗数N o ．o f p a n i c l e s p e r p l a n t ８．１ʃ１．４６．３ʃ１．８０．０２２７每穗总粒数N o ．o f s p i k e l e t s p e r p a n i c l e １１８．０ʃ９．１９６．２ʃ７．３＜０．０００１每穗实粒数N o ．o f g r a i n s p e r p a n i c l e７１．１ʃ６．７５１．５ʃ５．９＜０．０００１千粒重１０００Ｇg r a i nw e i g h t /g ３３．５ʃ０．４３１．９ʃ０．５０．３０６７单株产量G r a i n y i e l d p e r p l a n t /g１９．３ʃ２．８１０．３ʃ１．４＜０．０００１３４２董青等:水稻黄绿叶突变体w ３９０的遗传分析和基因定位A 和B －野生型的叶肉细胞和叶绿体结构;C 和D－突变体的叶肉细胞和叶绿体结构;N－细胞核;C P －叶绿体;G Ｇ基粒.Aa n dB ,M e s o p h y l l c e l l a n dc h l o r o p l a s t o fw i l d Ｇt y p e ,r e s p e c t i v e l y ;Ca n dD ,M e s o p h y l l c e l l a n d c h l o r o p l a s t o fm u t a n t ,r e s p e c t i v e l y．N ,N u c l e u s ;C P ,C h l o r o pl a s t ;G ,G r a n a ．图２㊀野生型和突变体的叶绿体超显微结构比较F i g ．２．C o m p a r i s o no fu l t r a s t r u c t u r e s o f c h l o r o p l a s t s i n t h em e s o p h yl l c e l l s b e t w e e n t h em u t a n t a n d i t sw i l d Ｇt y pe p a r e n t ．型相差无几(图２ＧA ㊁C ).但野生型叶绿体基质浓厚,类囊体丰富,基粒垛叠整齐且排列紧密;而w ３９０类囊体数量明显减少,基粒排列疏松,且基粒垛叠方向差异较大(图２ＧB ㊁D ).该结果表明w ３９０中基因突变影响了水稻类囊体与基粒的正常发育.２．３㊀突变体基因的图位克隆以突变体w ３９０为父本,正常叶色的日本晴为母本进行杂交,对F １植株和自交得到的F ２群体的叶色进行考查.F １植株呈正常绿色,而F ２群体中出现明显的分离,包含正常叶色与黄绿叶两种表型.随机调查了２８２个F ２单株,发现正常叶色植株２１７个,黄绿叶植株６５个.卡方测验表明正常叶色与黄绿叶个体的分离比符合３ʒ１(χ２＝０．５７＜χ２０．０５＝３．８４,P ＝０．４４９４),说明该黄绿色突变性状是由１对隐性的核基因控制.利用均匀分布于水稻基因组的４３６个S S R 标记和９１个I n D e l 标记对突变体w ３９０和日本晴进行分析,共筛选到１０２个多态性标记.利用这些多态性标记对黄绿叶突变池和正常叶色池进行检测,发现位于第１０染色体上的R M ２２８和R M ６６７３在两个D N A 池间存在偏态扩增.利用这两个标记以及附近的R M ２５６６４㊁R M １４７㊁I n D １４１㊁R D １００６和R D １００７,对３０个黄绿色单株进行检测,确定突变基因位于第１０染色体,并将其界定在R M ２２８与R M ６６７３之间(图３ＧA ).为进一步精细定位突变基因,在R M ２２８和R M ６６７３之间新发展了４个在亲本间具有多态性的I n D e l 标记(表３).利用这６个标记,对F ２分离群体中剩余的６６７个黄绿叶单株进行分析.最终将黄绿叶基因界定在D ３和D ４间约７１．８k b 的基因组区域内(图３ＧB ).２．４㊀基因预测根据水稻基因组注释数据库(R i c e G e n o m e A n n o t a t i o nP r o j e c t )的序列预测信息,这７１．８k b 基因组区间内共包含１５个开放阅读框.其中,L O C _O s １０g ４１７６０(O s C A O １)编码叶绿素酸酯氧化酶１(c h l o r o p h y l l i d eao x y ge n a s e１,C A O １),是催化叶绿素a 向叶绿素b 转化的关键酶,该酶的缺失或失活将严重影响叶绿素b 的合成[２０Ｇ２１].这与w ３９０中检测不到叶绿素b 存在的实验结果一致,所以初步将O s C A O １作为w ３９０的突变候选基因(图３ＧC ).表３㊀精细定位和测序所用的分子标记T a b l e ３．M a r k e r s u s e d f o r f i n em a p p i n g a n d s e q u e n c i n g．引物名称P r i m e r n a m e上游引物F o r w a r d p r i m e r (５ᶄ－３ᶄ)下游引物R e v e r s e p r i m e r (５ᶄ－３ᶄ)退火温度A n e a l i n g t e m pe r a t u r e /ħD ２C A G C C T C T C T A A T T G A C T C T CC C A A G T A G A A T G G C C A A A T G T ５５D ３G C A T C A A A C T A T A A T A A C T G A C T A G G A A A G T A A A C A A G G C C T T A５５D ４A C A C A T A T G T A G A G T A T T A T C C G G C A A G C T G T C T A C A C G G T T ５５D ８A A C T C T A T T G T T T A T G G T G GT A A T T C C G A A T T T C A G C T C T ５５C A O １Ｇ１C A T G C C T A C T T G T G T C A C TA C C G C T C A T G T G T A C C A T C５５C A O １Ｇ２G G C G T A T T C C A A A C C T A T T C G T T A G A A T A A A A T A C G G T G T G C T ５５C A O １Ｇ３A T T T C C T A C T A C C C G A A G C T GG A C T A T A G T A T G C G G T T A C C T T ５５C A O １Ｇ４G A T T A C A A T T G C A T C C C G T G A A T G C C A T C C A C A A A G A T G C T C５５C A O １Ｇ５C A G A A G A A G T C C A T G C T C C AC C G G T T C G A T A T C C A G T A T T G C ５５C A O １Ｇ６A G A T G A T A C T C T A G T T T C C G A C A A A T T A G A C A A A A C C A C C C T C G ６０４４２中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i )㊀第２９卷第３期(２０１５年５月)A－将突变体基因定位至第１０染色体R M２２８和RM６６７３;B－突变体基因被界定在I n D e l标记D３和D４之间约７１．８k b的基因组区域内; C－序列分析发现突变体在L O C_O s１０g４１７６０的第８外显子存在两个单碱基突变,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.A,T h em u t a n t l o c u sw a sm a p p e d o n t h e c h r o m o s o m e１０b e t w e e nR M２２８a n dR M６６７３．B,T h e l o c u sw a s n a r r o w e d t o a７１．８k b g e n o m i c r e g i o n b e t w e e n I n D e lm a r k e rD３a n dD４．C,S e q u e n c e a n a l y s i s r e v e a l e d t h a t t h em u t a n t c a r r i e d t w o n u c l e o t i d e s u b s t i t u t i o n s i n t h e e i g h t h e x o n o f L O C _O s１０g４１７６０,w h i c h l e d t o t h e s u b s t i t u t i o no f l e u c i n e a n d g l y c i n e f o r h i s t i d i n e a n d g l u t a m i c a c i d,r e s p e c t i v e l y．图３㊀突变体基因的定位与图位克隆F i g．３．F i n em a p p i n g a n d p o s i t i o n a l c l o n i n g o f t h em u t a n t g e n e．㊀㊀利用６对覆盖O s C A O１的特异引物(表３)扩增其基因组序列,比对测序结果发现,野生型的第１１８１位碱基T和第１１８４位碱基G在突变体中均被A替代(第８外显子),相应地,其编码的亮氨酸和甘氨酸分别被组氨酸和谷氨酸替代.于是,推测w３９０是一个O s C A O１功能丧失的新等位基因.２．５㊀野生型和突变体C A O１蛋白的三维结构预测将野生型和突变体C A O１蛋白的氨基酸序列分别提交到S W I S S MO D E L服务器,使用同一模板(３g b４．１C)进行三维结构的构建,结果如图４所示.利用S P D B V软件的拉氏构象图(R a m a c h a n d r a n p l o t)对构建好的三维模型进行立体化学检查(图５),在野生型和突变体C A O１的预测模型中,分别有９６．７％和９６．０％的氨基酸残基的二面角落在允许区(图中蓝线包围区),有９０．７％和９０．２％的氨基酸残基的二面角落在最适宜区域(图中黄线包围区),这说明野生型和突变体C A O１预测模型符合立体化学φ㊁ψ二面角分布的要求,表明模拟得到的C A O１的三维结构在理论上是可靠的.将野生型和突变体C A O１的三维结构进行叠合(图４ＧC),发现在突变体中,不但与突变位点在一级结构上相邻的３８２－３９６位氨基酸所在区域的结构发生改变(野生型与突变体分别以红色和深蓝色表示),而且与其在三维空间上相邻的４２３－４３２位氨基酸所在区域的结构也发生了改变.２．６㊀叶色相关基因的表达分析通过实时荧光定量P C R检测野生型和突变体中叶色相关基因的表达.检测目标中与叶绿体发育相关的基因:包括编码定位在叶绿体上的蛋白质N U S１的V１,编码三角状五肽重复蛋白的O s PＧP R１;与色素结合蛋白编码有关的基因包括编码捕光叶绿素a/b结合蛋白的基因O s C a b１R㊁O sＧC a b２R㊁L h c b１㊁L h c b４,编码光系统Ⅰ叶绿素脱辅基蛋白的基因p s a A,编码光系统Ⅱ醌结合蛋白的基因p s b A;与光合色素合成与降解有关的基因,包括编码联乙烯还原酶的基因O s D V R,编码核酮糖Ｇ１,５４２董青等:水稻黄绿叶突变体w３９０的遗传分析和基因定位A－野生型;B －突变体;C －野生型与突变体的叠合.红色与深蓝色分别代表突变体位点在野生型与突变体中所在位置,紫色和浅蓝色分别代表野生型和突变体的P a O 结构域.A ,W i l d Ｇt y p e ;B ,M u t a n t ;C ,S u p e r p o s i t i o no f t h em u t a n t a n d i t sw i l d Ｇt y p e ．T h e r e da n dd a r kb l u e l i n e s r e p r e s e n t t h e s t r u c t u r e h a b o r i n g t h e m u t a t i o n s i n t h em u t a n t a n d i t sw i l d Ｇt y p e ,r e s p e c t i v e l y ．T h e p u r p l e a n d l i g h t b l u e r e g i o n s r e p r e s e n t t h e p h e o p h o r b i d e a o x y g e n a s e (P a O )d o m a i n i n t h em u t a n t a n d i t sw i l d Ｇt y p e ,r e s p e c t i v e l y．图４㊀野生型和突变体C A O １蛋白三维预测结构的比较F i g ．４．C o m p a r i s o n o f ３D p r o t e i n s t r u c t u r em o d e l o fC A O １b e t w e e nw i l d Ｇt y pe a n d t h em u t a n t．A－野生型;B －突变体.A ,W i l d Ｇt y pe ;B ,M u t a n t ．图５㊀野生型和突变体C A O １蛋白三维模型的拉氏构象F i g．５．R a m a c h a n d r a n p l o t s o f ３D p r o t e i n s t r u c t u r em o d e l s o f C A O １i n t h em u t a n t a n d i t sw i l d Ｇt y pe ．５Ｇ二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基的基因R b c L ,编码核酮糖Ｇ１,５Ｇ二磷酸羧化酶/加氧酶小亚基的基因R b c S ,编码原叶绿素酸酯氧化还原酶A 的基因O s ＧP O R A ,编码原叶绿素酸酯氧化还原酶B 的基因O s P O R B ,编码叶绿素合成酶的基因Y G L １,编码类胡萝卜素异构酶的基因O s C R T I S O (Z L ２).如图６显示,除类胡萝卜素合成途径中编码催化顺式番茄红素到全反式番茄红素转变的关键酶的基因O s ＧC R T I S 在野生型与突变体中存在临界差异外(P ＝０．０３６７),其余基因均未检测到显著性差异.３㊀讨论本研究采用图位克隆法,将来自籼稻中恢８０１５的黄绿叶突变体w ３９０精细定位至第１０染色体长臂大约７１．８k b 的基因组区域内.序列比对发现,位于该区域的O s C A O １在第１１８１和１１８４位(第８外显子)的碱基发生了突变,相应的地发生了两个氨基酸的突变.O s C A O １编码叶绿素酸酯氧化酶１(C A O １),是催化叶绿素a 向叶绿素b 转化的关键酶,该酶的失活将严重阻碍叶绿素b 的合成[２０Ｇ２１].而本研究的实验材料w ３９０中检测不到叶绿素b 的存在,由此,我们推测w ３９０是一个O s C A O １新的等位突变体.此外,w ３９０中叶绿素a 和类胡萝卜素含量显著降低,叶绿体超微结构异常,这与O s C A O １发生突变后引起的表型变异也是一致的[２０Ｇ２１].C A O １蛋白存在两个重要的结构域:R i e s k e 铁硫配位中心(R i e s k e _２F e Ｇ２S )和单核非血红素铁结合位点(P a O ),分别位于２１３－３２８氨基酸和４０８－５０６氨基酸,二者的氧化还原活性对C A O １具有重要作用[２０Ｇ２１].突变体w ３９０中,叶绿素b 含量降为零,这表明突变体中C A O １蛋白完全失活;但其突变发生在第３９４和３９６位氨基酸,并不位于R i e s k e _２F e Ｇ２S 和P a O 这两个功能结构域中.为了分析突变体中突变蛋白失活的原因,我们进行了蛋白三维结构的预测.结果显示,与野生型相比,突变体的C A O １蛋白不但发生突变的第３９４和３９６位氨基酸所在区域(３８２－３９６位氨基酸)的结构发生改变(图４,野生型与突变体中分别以红色和蓝色表示),与其在三维空间上相邻的４２３－４３２位氨基酸的结构也发生了改变,而后者位于保守结构域P a O (图４,野６４２中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i )㊀第２９卷第３期(２０１５年５月)图６㊀实时荧光定量P C R分析野生型与突变体中叶色相关基因的表达F i g．６．E x p r e s s i o na n a l y s i s o f g e n e s a s s o c i a t e dw i t h l e a f c o l o r b y r e a lＧt i m eP C R i n t h em u t a n t a n d i t sw i l dＧt y p e．生型与突变体中分别以紫色和浅蓝色标示)中.这可能是因为第３９４位由非极性疏水的亮氨酸突变为碱性的组氨酸,第３９６位由非极性且构象灵活的小氨基酸甘氨酸突变为酸性的谷氨酸;影响了相邻氨基酸(不仅在一级结构相邻的氨基酸,而且在三维空间结构上相邻的氨基酸)之间的非共价键,在空间上限制了肽链折叠,从而使得P a O正常折叠存在空间障碍,最终导致突变体中C A O１蛋白功能失活.C A O１催化叶绿素a向叶绿素b的转化过程.但w３９０中检测不到叶绿素b的存在,叶绿素a和类胡萝卜素含量也显著降低,同时w３９０中叶绿体结构也出现异常.于是我们检测了野生型和突变体中与光合色素的合成与降解㊁色素结合蛋白以及叶绿体的发育相关基因的表达水平.结果表明除编码类胡萝卜素异构酶的基因O s C R T I S O的表达可能降低(P＝０．０３６７)外,其余１３个基因的表达水平与野生型无显著性差异.这说明O s C A O１的突变未在表达水平上对光合色素的合成与降解㊁各类色素结合蛋白以及叶绿体的发育产生影响.前人报道,叶绿素b对L H CⅡ的稳定性有很重要的作用[３３],叶绿素b的缺失将导致植株不能积累足够的补光叶绿素a/b结合蛋白[３４],类囊体的垛叠方式也发生变化[３５].所以w３９０中叶绿素a和类胡萝卜素含量的降低㊁叶绿体结构的异常可能是由于叶绿素b的缺７４２董青等:水稻黄绿叶突变体w３９０的遗传分析和基因定位失后叶绿体稳定性降低造成的.叶绿素a在C A O１的催化下形成叶绿素b,而叶绿素b在一定的条件下也可还原为叶绿素a,但叶绿素a和叶绿素b之间的转化循环并非作为一个整体循环在同时起作用,而是根据特殊的生理需要供给叶绿素a或叶绿素b.植物潜在地利用叶绿素循环来调整叶绿素a与叶绿素b的比值以适应不同的生理和环境需要[３６],但是叶绿素循环的调控机制目前尚不清楚.本研究中,w３９０植株内叶绿素b 的合成严重受阻,同时叶绿素a含量也显著降低,叶绿素a与叶绿素b的比值发生明显变化,所以该突变体为研究叶绿素循环调控机制提供了新的遗传资源.参考文献:[１]㊀S a m u e l I B．G r e e n g e n e s g l e a n e d．T r e n d sP l a n t S c i,２００５,１０(７):３０９Ｇ３１２．[２]㊀K u s a b a M,I t o H,M o r i t a R,e ta l．R i c e N O NＧY E L L OWC O L O R I N G１i si n v o l v e di nl i g h tＧh a r v e s t i n g c o m p l e xI Ia n dg r a n ad e g r a d a t i o nd u r i n g l e a fs e n e s c e n c e．P l a n tC e l l,２００７,１９:１３６２Ｇ１３７５．[３]㊀W a n g P R,G a oJX,W a nC M,e ta l．D i v i n y l c h l o r o p h y l l(i d e)a c a nb e c o n v e r t e d t om o n o v i n y l c h l o r o p h y l l(i d e)ab y ad i v i n y l re d u c t a s e i n r i c e．P l a n tP h y s i o l,２０１０,１５３:９９４Ｇ１００３．[４]㊀Y a m a t a n iH,S a t oY,M a s u d aY,e t a l．N Y C４,t h er i c eo rＧt h o l o g of A r a b i d o p s i sTH F１,i s i n v o l v e d i n t h e d eg r a d a t i o n o fc h l o r o p h y l lＧp r o t e i n c o m p l e x e sd u r i n g le af s e n e s c e n c e．P l a n t J,２０１３,７４:６５２Ｇ６６２．[５]㊀S u g i m o t o H,K u s u m iK,T o z a w aY,e ta l．T h e v i r e s c e n tＧ２m u t a t i o n i n h i b i t s t r a n s l a t i o n o f p l a s t i d t r a n s c r i p t s f o r t h e p l a sＧt i d g e n e t i c s y s t e ma t a ne a r l y s t a g eo f c h l o r o p l a s td i f f e r e n t i aＧt i o n．P l a n tC e l lP h y s i o l,２００４,４５(８):９８５Ｇ９９６．[６]㊀K u s u m iK,S a k a t aC,N a k a m u r aT,e ta l．A p l a s t i d p r o t e i n N U S１i s e s s e n t i a l f o rb u i l dＧu p o f t h e g e n e t i c s y s t e mf o re a r l yc h l o r o p l a s tde v e l o p m e n t u n d e r c o l d s t r e s s c o n d i t i o n s．P l a n t J,２０１１,６８(６):１０３９Ｇ１０５０．㊀[７]㊀S uN,H u M L,W uDX,e t a l．D i s r u p t i o no f a r i c e p e n t a t r iＧc o p e p t ide r e p e a t p r o t e i nc a u s e sas e e d l i n gＧs p e c if i ca l b i n o p h eＧn o t y p e a n d i t s u t i l i z a t i o n t o e n h a n c e s e e d p u r i t y i nh y b r i dr i c e p r o d u c t i o n．P l a n tP h y s i o l,２０１２,１５９(１):２２７Ｇ２３８．㊀[８]㊀邓晓娟,张海清,王悦,等．水稻叶色突变基因研究进展．杂交水稻,２０１２,２７(５):９Ｇ１４．[９]㊀李贤勇,王楚桃,李顺武,等．一个水稻高叶绿素含量基因的发现．西南农业学报,２００２,１５(４):１２２Ｇ１２３．[１０]J u a n M P,M a ríaCS,K e r s t i nK,e t a l．R i c e N T R C i s a h i g hＧe f f i c i e n c y r e d o xs y s t e mf o r c h l o r o p l a s t p r o t e c t i o na g a i n s to x iＧd a t i ve d a m a g e．P l a n tC e l l,２００６,１８(９):２３５６Ｇ２３６８．[１１]M i y o s h iK,I t oY,S e r i z a w aA,e t a l．O s HA P３g e n e s r e g u l a t ec h l o r o p l a s t b i o g e n e s i s i n r i c e．P l a n t J,２００３,３６(４):５３２Ｇ５４０．㊀[１２]D o n g H,F e iGL,W uCY,e t a l．Ar i c e v i r e s c e n tＧy e l l o w l e a f m u t a n t r e v e a l s n e w i n s i g h t s i n t o t h e r o l e a n d a s s e m b l y o f p l a sＧt i d c a s e i n o l y t i c p r o t e a s ei n h i g h e r p l a n t s．P l a n t P h y s i o l,２０１３,１６２(４):１８６７Ｇ１８８０．㊀[１３]Z h a oCF,X u JM,C h e nY,e t a l．M o l e c u l a r c l o n i n g a n d c h a rＧa c t e r i z a t i o no f O s C H R４,ar i c ec h r o m a t i nＧr e m o d e l i n g f a c t o rr e q u i r e df o re a r l y c h l o r o p l a s td e v e l o p m e n ti na d a x i a l m e s oＧp h y l l．P l a n t a,２０１２,２３６(４):１１６５Ｇ１１７６．㊀[１４]L i u W Z,F uYP,H uGC,e t a l．I d e n t i f i c a t i o n a n d f i n em a pＧp i n g o f a t h e r m oＧs e n s i t i v e c h l o r o p h y l l d e f i c i e n tm u t a n t i nr i c e (O r y z a s a t i v a L．)．P l a n t a,２００７,２２６(３):７８５Ｇ７９５．[１５]T s u g a n eK,M a e k a w a M,T a k a g iK,e ta l．A na c t i v eD N A t r a n s p o s o n n D a r t c a u s i n g l e a f v a r i e g a t i o na n dm u t a b l ed w a r fＧi s ma n d i t sr e l a t e de l e m e n t s i nr i c e．P l a n tJ,２００６,４５(１):４６Ｇ５７．㊀㊀[１６]G o t h a n d a m K M,K i m ES,C h oH,e t a l．O s P P R１,a p e n tＧa t r i c o p e p t i d e r e p e a t p r o t e i no f r i c e i se s s e n t i a l,f o r t h ec h l o r oＧp l a s t b i o g e n e s i s．P l a n tM o lB i o l,２００５,５８:４２１Ｇ４３３．[１７]G o hC H,J u n g K H,R o b e r t sSK,e t a l．M i t o c h o n d r i a p r oＧv i d e t h e m a i ns o u r c eo fc y t o s o l i c A T Pf o ra c t i v a t i o no fo u tＧw a r dＧr e c t i f y i n g K＋c h a n n e l s i nm e s o p h y l l p r o t o p l a s t o f c h l o r oＧp h y l lＧd e f i c i e n t m u t a n t r i c e(O s C H L H)s e e d l i n g s．J B i o lC h e m,２００４,２７９:６８７４Ｇ６８８２．[１８]Z h a n g H T,L i J J,Y o o JH,e t a l．R i c e C h l o r i n aＧ１a n d C h l oＧr i n aＧ９e n c o d eC h l Da n dC h l I s u b u n i t so fM gＧc h e l a t a s e,ak e ye n z y m ef o r c h l o r o p h y l l s y n t h e s i s a n d c h l o r o p l a s t d e v e l o p m e n t．P l a n tM o lB i o l,２００６,６２(３):３２５Ｇ３３７．[１９]S a k u r a b aY,R a h m a n M L,C h oS H,e ta l．T h er i c e f a d e dg r e e n l e a f l o c u se n c o d e s p r o t o c h l o r o p h y l l i d eo x i d o r e d u c t a s eBa n d i s e s s e n t i a l f o r c h l o r o p h y l l s y n t h e s i s u n d e r h i g h l i g h t c o nＧd i t i o n s．P l a n t J,２０１３,７４(１):１２２Ｇ１３３．[２０]L e eS,K i m J H,Y o oE S,e ta l．D i f f e r e n t i a l r e g u l a t i o no fc h l o r o p h y l l a o x y g e n a s e g e n e s i nr i c e．P l a n tM o lB i o l,２００５,５７(６):８０５Ｇ８１８．[２１]杨海莲,刘敏,郭旻,等．一个水稻黄绿叶突变体y g l１０的遗传分析和基因定位．中国水稻科学,２０１４,２８(１):４１Ｇ４８．[２２]L i J,L o n g Y,Q i G N,e t a l．T h eO sＧA K T１c h a n n e l I s c r i t i c a lf o rK＋u p t a k e i n r i c e r o o t s a n d i sm o d u l a t e d b y t h e r i c eC B L１ＧC I P K２３c o m p l e x．P l a n tC e l l,２０１４,８０:３００Ｇ３０７．[２３]W uZ M,Z h a n g X,H eB,e t a l．Ac h l o r o p h y l lＧd e f i c i e n t r i c e m u t a n tw i t hi m p a i r e dc h l o r o p h y l l i d ee s t e r i f i c a t i o ni nc h l o r oＧp h y l l b i o s y n t h e s i s．P l a n tP h y s i o l,２００７,１４５(１):２９Ｇ４０．㊀[２４]M o r i t aR,S a t oY,M a s u d aY,e t a l．D e f e c t i n n o nＧy e l l o wc o l oＧr i n g３,a nα/βh y d r o l a s eＧf o l df a m i l yp r o t e i n,c a u s e sas t a yＧg r e e n p h e n o t y p e d u r i n g l e a f s e n e s c e n c e i n r i c e．P l a n t J,２００９,５９(６):９４０Ｇ９５２．[２５]J i a n g H W,L iM R,L i a n g N T,e t a l．M o l e c u l a r c l o n i n g a n df u n c t i o na n a l y s i s o f t h e s t a yg r e e n g e n e i n r i c e．P l a n t J,２００７,５２(２):１９７Ｇ２０９．８４２中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i)㊀第２９卷第３期(２０１５年５月)[２６]F a n g J,C h a iCL,Q i a nQ,e t a l．M u t a t i o n so f g e n e s i ns y nＧt h e s i s o f t h e c a r o t e n o i d p r e c u r s o r s o fA B Al e a d t o p r eＧh a r v e s t s p r o u t i n g a n d p h o t oＧo x i d a t i o n i n r i c e．P l a n tJ,２００８,５４(２):１７７Ｇ１８９．[２７]L iZ,Z h a n g Y X,L i uL,e ta l．F i n e m a p p i n g o f t h e l e s i o n m i m i c a n de a r l y s e n e s c e n c e１(l m e s１)i nr i c e(O r y z as a t i v aL．)．P l a n tP h y s i o lB i o c h e m,２０１４,８０:３００Ｇ３０７．[２８]S A S I n s t i t u t e I n c,S A S/S T A T U s e r sG u i d e．S A SI n s t i t u t e,C a r y,N C,U S A,１９９９．[２９]R o g e r s SO,B e n d i c hAJ．E x t r a c t i o no fD N Af r o m m i l l i g r a ma m o u n t so ff r e s h,h e rb a r i u m a n d m u mm i f i e d p l a n tt i s s u e s．P l a n tM o lB i o l,１９８５,５:６９Ｇ７６．[３０]O r j u e l a J,G a r a v i t oA,B o u n i o lM,e t a l．Au n i v e r s a l c o r e g eＧn e t i cm a p f o r r i c e．T h e o rA p p lG e n e t,２０１０,１２０:５６３Ｇ５７２．[３１]R y c h l i k W．O l i g oP r i m e rA n a l y s i sS o f t w a r eV e r s i o n７．０．２n de d．M o l e c u l a rB i o l o g y I n s i g h t s,I n c,C a s c a d e,C O,２００８．[３２]刘胜,魏祥进,邵高能,等．一个水稻 斑马叶 叶色突变体基因z e b r a l e a f２(z l２)的图位克隆．中国水稻科学,２０１３,２７(３):２３１Ｇ２３９．[３３]Y a m a s a t o A,N a g a t a N,T a n a k aR,e ta l．T h e NＧT e r m i n a ld o m a i no f c h l o r o p h y l l i de ao x y g e n a s e c o nf e r s p r o t e i n i n s t a b i l iＧt y i nr e s p o n s et oc h l o r o p h y l lba c c u m u l a t i o ni n A r a b i d o p s i s．P l a n tC e l l,２００５,１７:１５８５Ｇ１５９７．[３４]H a r r i s o nM A,N e m s o n JA,M e l i sA．A s s e m b l y a n d c o m p o s iＧt i o no f t h ec h l o r o p h y l l aＧbl i g h tＧh a r v e s t i n g c o m p l e xo fb a r l e y(H o r d e u mv u l g a r e L．):I mm u n o c h e m i c a l a n a l y s i so f c h l o r oＧp h y l lbＧl e s s a n d c h l o r o p h y l lbＧd e f i c i e n t m u t a n t s．P h o t o s y n R e s,１９９３,３８:１４１Ｇ１５１．[３５]S t a e h e l i nL A．C h l o r o p l a s ts t r u c t u r ea n ds u p r a m o l e c u l a ro rＧg a n i z a t i o no f p h o t o s y n t h e t i cm e m b r a n e s//P i r s o nA,Z i mm e rＧm a n n M H．E n c y c l o p e d i a o f P l a n t P h y s i o l o g y．B e r l i n:G e r m aＧn y:S p r i n g e rＧV e r l a g,１９８６:１Ｇ８４．[３６]Rüd i g e rW．B i o s y n t h e s i so f c h l o r o p h y l l ba n dt h ec h l o r o p h y l lc y c l e．P h o t o s y nR e s,２００２,７４:１８７Ｇ１９３．９４２董青等:水稻黄绿叶突变体w３９０的遗传分析和基因定位。

植物叶色突变体的研究进展植物叶色的表现受叶绿体中各种色素的综合影响, 正常情况下,由于叶绿素在植物色素总量中占优势而表现为绿色.叶色突变体是植物中突变率较高且易于鉴定的突变性状,往往直接或间接影响叶绿素的合成与降解,导致植株的叶片颜色较正常的绿色发生变化.目前几乎所有的高等植物中都发现了叶色突变体.(陈艳丽)在本世纪三十年代就有关于叶绿素突变体的报道,但叶色变异通常伴随着植株矮小,并影响植株的光合作用造成减产,甚至在生长过程中出现死亡现象,因此叶色突变体常被认为是无意义的突变.直到1949年,Granick对失绿的小球藻突变体的研究并通过此突变解释了叶绿素合成过程[1]，人们才认识到叶色突变体对理论研究具有重要的作用。

并且最近几年，叶色突变体的研究越来越深入，也受到广泛的关注，已经被用于基础研究和生产实践，也取得了一定的成果。

[2]叶色突变体的来源除自然突变可产生叶色突变体外，利用人工诱变，插入突变和基因沉默等均可得到叶色突变，其中人工诱变和插入突变的突变频率较高。

自然突变就是在自然条件不经过人工处理情况下发生的突变，比如自然辐射，环境污染等。

但是自然突变的频率极低，一般不超过1%（郭龙彪，2006），因此可供直接利用的突变很少。

我国著名水稻良种矮脚南特就是在高杆品种南特号稻田里发现的自然突变，水稻的叶色突变体chl1和chl9（zhang et al .2006），棉花中的芽黄突变体（蒋博2012），荠菜型油菜黄化突变体都是自发突变体。

人工诱变人工诱变导致植物基因产生突变，是选育新品种、创造新种质的有效途径。

根据产生诱变的来源，人工诱变分为物理、化学诱变及基因工程引起的突变，物理和化学诱变是主要的诱变方法。

诱发植物发生突变的因素有诱变剂，物理诱变是通过各种射线（紫外线、X射线、、丫射线、p射线、中子等）来处理植物某个器官（如种子、子房、愈伤组织等），诱发植物发生基因突变。

种子是最常用的处理材料，其对环境适应能力很强，可以在极度干燥、低温、高温、真空等条件下进行处理，并且操作方便，便于运输和储藏。

一个水稻金黄色颖壳与节间基因的定位与功能分析
的开题报告
开题报告：水稻金黄色颖壳与节间基因的定位与功能分析
一、研究背景
水稻是全球重要的粮食作物之一，金黄色颖壳与节间是水稻中重要
的农艺性状，对水稻的产量和品质具有重要的影响。

金黄色颖壳是指水
稻颖壳外表呈现金黄色，而不同基因型的水稻颖壳颜色呈现不同的色调。

节间长度是指水稻穗的长度，决定了水稻的穗重和籽粒数量。

因此，研
究水稻金黄色颖壳和节间基因的定位和功能具有重要的意义，对水稻提
高产量和品质具有指导意义。

二、研究目的
本研究旨在确定水稻金黄色颖壳和节间基因的位置，进一步探究其
遗传机制和功能。

三、研究方法
采用分子标记技术和遗传分析方法，对不同品种的水稻进行基因组
扫描，确定金黄色颖壳和节间基因的位置。

同时，利用RNA测序技术对
金黄色颖壳和节间基因进行差异表达分析，在不同生长时期、不同环境
和不同品种下比较其表达差异。

四、研究意义
本研究可为水稻优质高产品种的培育和选育提供理论基础，为进一
步研究水稻农艺性状提供新的思路和方法。

五、预期结果
确定水稻金黄色颖壳和节间基因的位置，并揭示其遗传机制和功能。

同时，对水稻基因组的研究和分析可为深入研究水稻育种提供更加完整
的基础数据。

水稻黄绿叶突变体研究进展李素贞;杨文竹;陈茹梅【摘要】叶绿素是植物光合作用的重要色素,叶绿素的合成决定植物的光合效率,并且直接影响作物的产量和品质.叶绿素的合成及分解代谢是一个非常复杂的过程,在此过程中有较多的基因参与,其中任何一个基因发生突变都有可能影响叶绿素的合成及分解,从而使叶片表现出各种叶色变化或者会影响植物的生长.叶色突变体研究是探明叶绿体发育过程中基因功能的有效途径.因此,发掘和鉴定叶色突变基因,开展与叶绿素相关基因的定位、克隆及功能研究均具有重要的理论意义和应用价值.综述了水稻黄绿叶突变体的研究进展,旨在为研究水稻叶绿素生物合成途径和光合作用机制提供理想的材料,同时还可作为标记性状在杂种优势中进行利用.【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2018(034)011【总页数】7页(P15-21)【关键词】水稻;黄绿叶突变体;叶绿体;植物色素;农艺性状【作者】李素贞;杨文竹;陈茹梅【作者单位】中国农业科学院生物技术研究所,北京100081;中国农业科学院生物技术研究所,北京100081;中国农业科学院生物技术研究所,北京100081【正文语种】中文植物叶绿素合成是一个非常复杂的过程。

叶绿素的合成从谷氨酰-tRNA开始，共经过16个步骤，由20多个基因编码的16种酶完成［1］。

该途径中任何一个基因发生突变都有可能影响叶绿素的合成，从而改变叶绿体中各种色素的含量与比例，引起叶片颜色的变化。

水稻叶色突变体的类型非常丰富。

目前，在水稻中已经发现白化、黄叶、淡绿、常绿、深绿、条纹和斑马纹等叶色突变体160多种，已开展研究的有134个基因。

它们分布在相应的染色体上，其中124个基因有紧密连锁的分子标记，已有35个基因被克隆［2］。

这些基因主要参与叶绿体的分化与发育、叶绿素的合成与分解等。

在基础研究中，叶色突变体是研究植物光合作用和光形态建成［3-4］、激素生理以及抗病机制［5- 6］等一系列生理代谢过程的理想材料；在育种工作中，叶色可作为标记性状，用于良种繁育和杂交育种［7-8］；某些叶色突变体具有特殊的优良性状，可作为良好的种质资源［9］。

ｌ ｏｗ— ｒ ｅ ｒ ｉ ａ ｈ ｅ ｄｌｎ ｔｇｅ ａ ｒ ｄｕ ｌｙ ｃ ａ ｅ ｉ ｔ ｅ ｒ ｅ ｒ ｇ ｅ ｎ ｔａｔ ｔｔ ｅ ｓ ｅ ｉ ｇ ｓａ ， ｎｄ ｇ ａ ａ ｌ ｈ ｎｇ ｄ ｎ ｏ ｐ ａ ｇ ｅ ｎ ｆｏｍ ｈｅｔｌｅ ｉ ｇ ｓａ ．Ｃｏ ｐ ｅ ｉ ｔ ｌ ｔ ｐｅｐａ － ｔ ｉｌｒｎ ｔｇｅ ｍ ￣ ｄ ｗ ｔ ｉｓｗｉｄ—ｙ ｒ ｈ
水 稻第 ２ 色体 短臂 的 Ｓ Ｒ标 记 Ｒ １０附近，ｎ ｅ 标 记 Ｃ ２２ 染 Ｓ Ｍ １ ＩＤ ｌ ｈ —７和 Ｃ ２３ ｈ —２之 间，该基 因与这 ２ ＩＤｅ标 记 的遗传 个 ｎ ｌ 距 离分别 为 １２ｃ 和 ２３ｃ ． Ｍ ． Ｍ。认 为 Ｄ８ ３所携 带的 突变基 因是一个 新的水 稻黄绿 叶 突变 基 因，暂命 名为 ｃ ｌ３ｔ ｈｌ （ 。 ）
作 物学报
Ａ Ｔ Ｇ Ｏ Ｏ Ｃ Ｉ ＩＡ ００ ３（）１５－ ０ ４ Ｃ Ａ Ａ Ｒ Ｎ ＭＩＡ ＳＮ Ｃ ２ １，６６： ００ １５
ｈｔｐ： ｗｗ ｗ．ｈ ｎ ｃ ｏ ．ｒ ／ ｗｘ ／ ｔ ／ ／ ｃ ｉ ａ ｒ ｐｓｏ ｇ ｚ ｂ
Ｉ Ｎ ４９ — ４９ ； ＳＳ ０ ６ ３ ０ ＣＯＤＥＮ ＴＳＨＰ ９ Ａ
Ｌ ｕＬ ｎ ＇ Ｓ ａ — ｕ， Ｉ — ａ ， ＵＮ ＸｉｏＱｉ ＷＡＮＧ Ｐｎ — ｏ ｇ， ＨＯＵ Ｈｕ ａ ｄＤＥ ａ —ｉｎ， Ｘｉ ｉｇＲ ｎ Ｚ ｉ ｎ ＮＧ ＸｉｏＪ ， ， ａ
Ｃ ｌ ｇ ｏ Ｌｆ ｃｅｃ， ｕｕＮｏｍａＵｎｖ ｒｉ ， ｕｕ２ ３ ６ ， ｈｎ ； ｉｅ ｓａｃ ｎ ｔｕｅ Ｓｃｕ ｎＡ ｒ ｕｔｒｌ ｎｖｒｉ ， ｈ ｎ ｄ １１０ ｏｌ ｅ ｆ ｉ Ｓｉｎ ｅ Ｑ ｆ ｅ ｅ ｒ ｌ ｉｅｓｙ Ｑ ｆ ７ １５ Ｃ ｉａ Ｒｃ ＲｅｅｒｈＩｓｔｔ， ｉｈ ａ ｇｉ ｌ ａ Ｕ ｉｅｓｙ Ｃ ｅｇ ｕ６ １３ ， ｔ ｉ ｃ ｕ ｔ

作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2015, 41(6): 831 837/ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9E-mail: xbzw@本研究由国家自然科学基金项目(31301292)和国家转基因生物新品种培育重大专项(2014ZX08001-004)资助。

*通讯作者(Corresponding authors): 袁隆平, E-mail: lpyuan@, Tel: 0731-********; 邓华凤, E-mail: dhf@; 段美娟,E-mail: duanmeijuan@第一作者联系方式: E-mail: tyncreater@, Tel: 0731-******** **同等贡献(Contributed equally to this work) Received(收稿日期): 2015-01-27; Accepted(接受日期): 2015-04-02; Published online(网络出版日期): 2015-04-17. URL: /kcms/detail/11.1809.S.20150417.0930.002.htmlDOI: 10.3724/SP.J.1006.2015.00831水稻单叶独立转绿型黄化突变体grc2的鉴定与基因精细定位谭炎宁1,2,** 孙学武2,** 袁定阳2 孙志忠2 余 东2 何 强2 段美娟2,* 邓华凤1,2,* 袁隆平1,2,*1湖南农业大学农学院, 湖南长沙410128; 2 湖南杂交水稻研究中心杂交水稻国家重点实验室, 湖南长沙410125摘 要: 转绿型叶色突变体是研究植物叶绿体分化与发育的基础材料。

grc2是利用60Co-γ射线诱变籼型三系保持系T98B 后获得的单叶独立转绿型黄化突变体。

grc2植株上任一叶片刚抽出时为黄色, 在生长10 d 左右后变绿, 具有单叶不依赖于植株特定发育阶段而独立转绿的特性。

HEREDI T AS (Be i j i n g 2012年 8月, 34(8: 1064― 1072ISSN 0253-9772 研究报告收稿日期: 2012−05−11; 修回日期: 2012−05−20基金项目 :福建省自然科学基金项目 (编号:2011J01110, 福建省农业科学院青年人才创新基金项目 (编号:2010QJ-A4 , 福建省农业科学院科技创新团队建设重点科研项目 (编号:CXTD2011-12 资助作者简介 :杨德卫 , 硕士 , 助理研究员 , 研究方向:水稻遗传育种。

E-mail: dewei-y@通讯作者 :叶新福 , 博士 , 研究员 , 研究方向:水稻遗传育种。

E-mail:yexinfu@网络出版时间 : 2012-7-16 10:34:50URL: /kcms/detail/11.1913.R.20120716.1034.003.htmlDOI: 10.3724/SP.J.1005.2012.01064一个水稻内颖退化突变体的形态特征及基因的精确定位杨德卫 , 卢礼斌 , 程朝平 , 曾美娟 , 郑向华 , 叶宁 , 刘成德 , 叶新福福建省农业科学院水稻研究所 , 福州 350018摘要: 水稻产量和品质受花器官发育的直接影响 , 因此对水稻颖花发育机理的研究将有助于水稻产量提高和品质的改良。

文章利用60Co γ射线辐照亲本 8PW33 (籼稻背景获得一个性状能稳定遗传的内颖退化突变体 (编号:MU102, 并对其农艺性状和花器官进行了观察和分析。

结果显示 , 相对于野生型 , 该突变体的株高、每穗总粒数及剑叶宽均显著增加 , 而结实率则显著降低 , 差异均达显著水平。

解剖镜下观察表明 , 该突变体内颖退化 , 外颖弯曲呈现镰刀状 , 其余器官与野生型表型基本一致。

扫描电镜观察显示 , 突变体与野生型叶片维管束的结构组成以及外颖表皮细胞组成、排列均正常 , 没有明显差异 ; 与野生型相比 ,突变体内颖表皮细胞排列较为紧密 , 推测可能是内颖收缩退化导致的。

究所 ，浙江 杭州 ３ ： １ ０ ０ ２ １； 通讯联系人 ， Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ｓ ｈ ｃ ｈ ｅ ｎ ａ ｉ ｌ ． ｈ ｚ ． ｚ ． ｃ ｎ； ｌ ｗ ｚ ｚ ｕ＠１ ６ ３． ｃ ｏ ｍ） ＠ｍ ｇ ｊ ｊ
Ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄＦ ｉ ｎ ｅＭ ａ ｉ ｎ ｆ ａＳ ｏ ｔ ｔ ｅ ｄａ ｎ ｄＹ ｅ ｌ ｌ ｏ ｗＬ ｅ ａ ｆＭ ｕ ｔ ａ ｎ ｔ ｉ ｎＲ ｉ ｃ ｅ ｐ ｐ ｇｏ ｐ
一个水稻类病变黄叶突变体的鉴定和精细定位
２， ３ ２， 吴 超１， 付亚萍２ 胡国成２ 斯华敏２ 刘旭日２ 孙宗修２ 程式华１， 刘文真２，
１沈阳农国家重点实验室 ，浙江 杭州 ３ 浙江省农业科 学 院 园 艺 研 （ １ １ ０ １ ６ １； ３ １ ０ ０ ０ ６；
收稿日期 ： ２ ０ １ ０ ０ １ １ ８；修改稿收到日期 ： ２ ０ １ ０ １ １ １ ２。 基金项目 ：国家自然科学基金 资 助 项 目 （ ；转 基 因 生 物 新 ３ ０ ９ ０ ０ ７ ９ ０） 品种培育科技重大专项资助项目 （ ） 。 ２ ０ ０ ８ Ｚ Ｘ ０ ８ ０ ０ １ ０ ０ ４
１ ２ （ 犆 狅 犾 犾 犲 犲狅 狉 狅 狀 狅 犿 犛 犺 犲 狀 犪 狀 狉 犻 犮 狌 犾 狋 狌 狉 犪 犾犝 狀 犻 狏 犲 狉 狊 犻 狋 犛 犺 犲 狀 犪 狀 １ １ ０ １ ６ １， 犆 犺 犻 狀 犪； 犛 狋 犪 狋 犲犓 犲 犪 犫 狅 狉 犪 狋 狅 狉 犻 犮 犲犅 犻 狅 犾 狅 犆 犺 犻 狀 犪犖 犪 犵 犳犃 犵 狔， 狔 犵犃 犵 狔， 狔 犵 狔犔 狔狅 犳犚 犵 狔， ３ 狋 犻 狅 狀 犪 犾犚 犻 犮 犲犚 犲 狊 犲 犪 狉 犮 犺犐 狀 狊 狋 犻 狋 狌 狋 犲，犎 犪 狀 狕 犺 狅 狌３ １ ０ ０ ０ ６， 犆 犺 犻 狀 犪； 犐 狀 狊 狋 犻 狋 狌 狋 犲狅 狅 狉 狋 犻 犮 狌 犾 狋 狌 狉 犲， 犣 犺 犲 犻 犪 狀 犮 犪 犱 犲 犿 狉 犻 犮 狌 犾 狋 狌 狉 犪 犾犛 犮 犻 犲 狀 犮 犲 狊，犎 犪 狀 犵 犳犎 犼 犵犃 狔狅 犳犃 犵 犵

Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｘ ｂ ｚ ｗ＠ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ １ ． ｎ ｅ ｔ ． ｃ ｎ
ＤｏＩ ：１ ０ ． ３ ７ ２ ４ ／ Ｓ Ｐ ． Ｊ ． １ ０ ０ ６ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ０ ９ ８ ９
绿 叶基 因 Ｙ Ｇ Ｌ ９的 分 子 定 位 水稻新黄
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张天 泉 郭 爽 邢 亚迪 杜 丹 桑 贤春 凌英 华 何 光 华
西南 大学水 稻研 究所 ／转基 因植 物与安全 控制 重庆市 重点 实验室 ， 重庆 ４ ０ ０ ７ １ ６
摘
要 ：叶色 突变体 是研 究 高等植 物光 合作 用 、叶绿 素代谢 途 径 、叶绿 体结 构与功 能分 子机 制 的理想 材料 。本研 究
Ｃｈ ｏ ｎｇ ｑ ｉ ｎ ｇ ４ ０ ０ ７ １ ６ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｌｅ ａ ｆ ｃ ｏ ｌ ｏ ｒ ｍｕ ｔ ａ ｎ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｉ ｄ ｅ ａ ｌ ｍａ ｔ ｅ ｄａ ｌ ｓ ｉ ｎ ｉ ｌ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｏ ｆ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ． ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ ｏ ｐ ｈ ｙ １ １ ｍｅ ｔ ａ ｂ ｏ ｌ ｉ ｃ

1 材料与方法
1.1 供试材料和田间试验 10079 是来自粳稻品种日本晴(Nipponbare)的一个迟
熟突变品系, 由中科院遗传与发育生物学研究所储成才 研究员和方军博士提供。用化学诱变剂 EMS 处理 10079 获得一份黄绿叶突变体, 经多代自交, 其黄绿叶性状已 稳定遗传, 暂定名为“D83”。将 D83 分别与正常绿色的野 生型亲本 10079 及籼稻品种浙福 802、9311 等杂交, 在四 川成都分别播种亲本、F1 及 F2 代, 从苗期开始观察叶色 表现, 成熟期调查主要农艺性状。 1.2 光合色素含量的测定
叶绿素缺乏突变基因的定位、克隆以及作用机理等方面的 研究具有重要的理论意义和应用价值。
水稻的叶绿素缺乏突变一般受隐性核基因控制, 而 由 显 性 基 因 或 细 胞 质 基 因 控 制 的 报 道 相 对 较 少 [10-11] 。 水 稻叶绿素缺乏突变类型丰富, 除第 12 染色体外, 在其他 染 色 体 上 均 发 现 了 叶 绿 素 缺 乏 突 变 基 因 (/newsletters/rice-genetics/rgn12/v12p93.html) 。 目 前, 利用分子标记定位了 10 多个水稻叶绿素缺乏突变基 因, 其中 6 个已被克隆, 它们参与叶绿素的生物合成[7,12-14]。
根据叶色调查与分析结果, 从 D83/浙福 802 的 F2 代
中选取 30 株显性正常绿苗和 158 株黄化苗构成定位群体, 分单株取叶片提取总 DNA。在此基础上随机选取正常绿 苗和黄化苗各 10 株, 每单株取等量叶片, 将正常绿苗和 黄化苗单株叶片分别混合, 提取总 DNA 作为绿苗和黄化 苗近等基因池。参照 McCouch 等[16]的方法提取总 DNA。 1.4 分子标记分析和遗传图谱的构建

作物学报ACTA AGRONOMICA SINICA 2017, 43(10): 1426 1433/ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9E-mail: xbzw@ DOI: 10.3724/SP.J.1006.2017.01426一个水稻温敏黄化突变体的表型分析和基因定位张天雨1周春雷1刘喜1孙爱伶1曹鹏辉1 Thanhliem NGUYEN1田云录1翟虎渠1,2江玲1,*1南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室 / 农业部长江中下游粳稻生物学与遗传育种重点实验室 / 江苏省植物基因工程技术研究中心, 江苏南京 210095; 2中国农业科学院, 北京 100081摘要: 对水稻叶色进行表型分析与基因定位, 可为图位克隆该类基因和研究水稻光合系统功能奠定基础。

利用甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate, EMS)诱变的方法, 从籼稻品种“南京11”(简称NJ11)中获得温敏黄化突变体dy1;与野生型相比, dy1在自然环境下, 从苗期至成熟期始终表现叶片黄化, 透射电镜显示dy1类囊体结构异常; 同时株高、分蘖数、结实率等农艺性状也表现出极显著的差异; 实验室光照培养箱条件下, dy1苗期在20℃下表现白化, 在25℃表现黄化, 在30℃下为浅绿的表型; 遗传分析表明水稻温敏黄化突变体dy1的表型是由1对隐性基因控制; 将突变体与粳稻广亲和品“02428”杂交, 构建F2群体, 从中选出隐性极端个体, 通过基因定位, 将控制黄化的基因限定在第1染色体长臂上标记Y-4和Y-35之间的115 kb的区间内, 含有16个开放阅读框(ORF), 测序发现, dy1中编码尿嘧啶核苷酸激酶的基因LOC_Os01g73450的第4个内含子与第5个外显子交界处存在单碱基替换, 拟作为候选基因;且叶绿体合成相关基因表达量显著降低, 猜测该基因可能参与了叶绿素合成途径。