水稻黃綠葉基因YGL4的遺傳分析和分子定位.pdf

1、水稻葉色突變體不僅是研究高等植物的光合作用，葉綠素的生物合成，葉綠體的遺傳分化及發(fā)育等的重要材料，而且可作為標(biāo)記性狀在水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用中應(yīng)用。因此，水稻葉色突變基因的發(fā)掘、研究和利用越來(lái)越受到人們的關(guān)注。本研究通過(guò)EMS誘變恢復(fù)系縉恢10號(hào)，獲得了一個(gè)穩(wěn)定遺傳的全生育期黃綠化葉色突變體。隨后，對(duì)其的農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查，并在苗期、分蘗期、抽穗期三個(gè)不同時(shí)期對(duì)葉綠素含量進(jìn)行測(cè)量，最后還對(duì)突變體ygl4進(jìn)行了精細(xì)定位。結(jié)果表明：
　　

2、⑴ygl4突變體的有效穗和株高與對(duì)照相比顯著下降，分別下降了30.0％和8.9％，但其他農(nóng)藝性狀與對(duì)照相比均沒(méi)有顯著變化。
　　 ⑵ygl4的葉綠素含量比對(duì)照下降38.2％～50.5％，其中葉綠素a和葉綠素b的含量均有較大幅度的下降，說(shuō)明ygl4黃綠葉性狀是由總?cè)~綠素含量的大幅度下降引起的。同時(shí)，葉綠素a與葉綠索b的比值由野生型的2.14～2.25變化為突變體的7.91～13.82，表明葉綠素b的下降幅度大于葉綠素a。從突變表型

3、和葉綠素含量之間的關(guān)系來(lái)看，葉綠素含量越低，葉色越淺，二者存在明顯的相關(guān)性，這與目前報(bào)道的大多數(shù)葉色突變性狀類(lèi)似。
　　 ⑶雜交組合西農(nóng)1A×ygl4的F1代植株葉片均表現(xiàn)為綠葉，表明該突變體受隱性基因控制。F2代單株間葉色出現(xiàn)分離，在4305株總?cè)后w中，正常株3245株、黃綠葉1060株，經(jīng)X2測(cè)驗(yàn)，綠葉株與黃綠葉株株數(shù)符合3：1的分離比例(X20.05=3.84)，表明該基因受1對(duì)隱性核基因控制，命名為YGL4。利用微衛(wèi)星標(biāo)

4、記將YGL4定位于第10染色體微衛(wèi)星標(biāo)記RM3123和RM590之間，分別距RM3123和RM5907.6cM和7.8cM。在兩標(biāo)記間進(jìn)一步設(shè)計(jì)SSR引物，將該黃綠葉基因定位于RM1162和RM7093之間，分別距其1.8cM和4.0cM。
　　 ⑷根據(jù)日本晴序列可知物理距離為402kb，利用gramene網(wǎng)站(http：//www．gramene．org)對(duì)該區(qū)域序列進(jìn)行分析，其間存在3個(gè)與葉綠素缺失相關(guān)的基因：其中2個(gè)編碼葉

5、綠素酸酯氧化酶(CAO)，這是一個(gè)催化葉綠素b生物合成的關(guān)鍵酶，這個(gè)酶的缺失或活性降低將影響葉綠素b的合成；另外1個(gè)基因是CHL—CPN10，這是一個(gè)存在于葉綠體中的伴侶蛋白，與葉綠體發(fā)育有關(guān)。擴(kuò)增了CAO1和CAO2的全長(zhǎng)DNA，轉(zhuǎn)化大腸桿菌測(cè)序發(fā)現(xiàn)CAO1基因的第7外顯子發(fā)生了C到T的單堿基突變，堿基序列由ACTTCTTCTG突變?yōu)锳TTTCTTCTG使翻譯的蛋白質(zhì)由亮氨酸突變?yōu)楸奖彼幔黾拥谋江h(huán)可能對(duì)葉綠素b的生物合成中物質(zhì)的側(cè)