水稻淡绿叶基因PGL11的遗传分析与基因定位
随着生命科学的快速发展，水稻作为植物中最有代表性的模式植物，逐渐成为人们研究的热点。水稻叶色突变体是研究水稻遗传机理及功能基因组学的重要种质资源。叶绿体是光合作用的主要场所，具有将光能转变为化学能并为植物提供生命活动所必需的能力。我们从粳稻品种日本晴的EMS诱变突变体库中发现一个淡绿叶突变体，并将其命名为pgl11(pale green leaf11)。从形态学、生理学及转录水平上分析并阐述了PGL11突变引起的水稻植株生长发生的改变，并通过图位克隆的方法对该基因进行定位，为进一步克隆到该基因、阐明叶色突变形成机理及研究水稻功能基因组学奠定基础。本研究的结果如下: 1.突变体pgl11从苗期开始，每一片新叶均表现为淡绿色，叶绿素含量显著降低。透射电镜观察结果表明，与野生型相比，突变体的叶肉细胞中的叶绿体数目减少，叶绿体发育异常，没有正常的基粒垛叠及成形的淀粉粒堆积，甚至有的细胞中没有叶绿体结构。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。 2.突变体pgl11光合速率、气孔导度明显下降，胞间CO2浓度上升。扫描电镜观察发现，突变体pgl11的气孔发育异常，气孔周围无硅质乳突。 3.对野生型与突变体的基本农艺性状调查结果表明，突变体pgl11的分蘖数、穗长、一次枝梗数及剑叶叶长与野生型比无明显变化，株高、剑叶宽、二次枝梗数、每穗粒数、粒宽、千粒重以及结实率均显著低于野生型，而粒长和籽粒长宽比却显著增加。 4.定量RT-PCR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发现，突变体pgl11中参与叶绿体转录和翻译相关基因的表达显著升高，而叶绿素合成和光合作用相关基因的表达显著下降。 5.对野生型与突变体剑叶及衰老叶的叶绿素降解及衰老相关基因的表达量进行检测，结果表明，在野生型与突变体的剑叶中的表达量无明显差异，而在衰老叶中，突变体的表达量均显著升高。黑暗诱导实验进一步说明，突变会使水稻叶片衰老速度更快。 6.遗传分析表明，突变体pgl11的突变表型是受一对隐性核基因控制的。通过精细定位，将该基因定位到第1染色体上标记C6和C8之间，物理距离为约110 kb的范围，为最终克隆到目标基因奠定了基础。
水稻;淡绿叶;PGL11基因;遗传分析;基因定位
中国农业科学院
硕士
作物
曾大力
2017
中文
S511
52
2018-01-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）