一個(gè)新的水稻白化基因AL13(t)的精細(xì)定位及其候選基因的確定.pdf

1、植物通過光合作用可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為可利用的化學(xué)能并產(chǎn)生氧氣和有機(jī)物。植物的光合作用主要依靠葉片完成，水稻的產(chǎn)量主要來自葉片的光合作用，因此水稻葉片生長(zhǎng)的好壞將嚴(yán)重影響產(chǎn)量的高低。葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，與碳同化密切相關(guān)，其形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及數(shù)目的變化都會(huì)影響光合作用。葉綠素含量的變化也會(huì)直接影響光合速率。葉綠體的發(fā)育和葉綠素的形成是受核基因和葉綠體自身基因共同控制的，某些基因的突變將導(dǎo)致葉綠體發(fā)育缺陷、葉綠素合成受損和光合功能受阻等

2、，進(jìn)而形成典型的葉色突變。水稻葉色突變體是研究光合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能、葉綠素生物合成及葉綠體發(fā)育的理想材料。本試驗(yàn)所發(fā)現(xiàn)的突變體al13(t)是從粳稻中花11的組培后代中分離出來的，葉色白化，由于突變株葉綠體發(fā)育不正常，不能進(jìn)行光合自養(yǎng)，在3葉期死亡。本研究以野生型中花11為對(duì)照，對(duì)突變體al13(t)進(jìn)行了形態(tài)學(xué)鑒定、遺傳分析、光合色素測(cè)定、凈光合速率測(cè)定以及葉綠體的電鏡觀察，并通過初步定位、精細(xì)定位、候選基因預(yù)測(cè)對(duì)目的基因AL13(t)

3、進(jìn)行了定位分析。主要研究結(jié)果如下:
　　1.al13(t)突變體的表型鑒定
　　與野生型中花11相比，突變體從發(fā)芽后至3葉期一直表現(xiàn)白化，3葉后（一個(gè)月左右）逐漸死亡。
　　2.al13(t)突變體葉綠體的超微結(jié)構(gòu)分析
　　通過電鏡觀察，我們發(fā)現(xiàn)al13(t)突變體的葉綠體發(fā)育受損，內(nèi)部缺少正常類囊體片層結(jié)構(gòu)，有很多嗜鋨顆粒的存在。研究表明葉綠體發(fā)育過程大體分為三個(gè)階段:前質(zhì)體時(shí)期、類囊體單片層形成期和基粒形成期

4、，根據(jù)我們的電鏡觀察結(jié)果al13(t)突變體的葉綠體發(fā)育停留在前質(zhì)體時(shí)期。
　　3.al13(t)的光合色素及光合特性分析
　　白化突變體al13(t)幾乎未檢測(cè)到葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素，含量都極顯著小于野生型，所以突變體中光合色素的合成存在明顯障礙。
　　白化突變體al13(t)凈光合速率為負(fù)值，說明由于突變體只有呼吸作用沒有進(jìn)行光合作用，植株不能自養(yǎng)而死亡。
　　4.AL13(t)基因的遺傳分析

5、>　　以縉恢1號(hào)與突變體al13(t)構(gòu)建F1群體，F(xiàn)1植株葉片表現(xiàn)正常，單株收獲F2代種子，根據(jù)后代葉色是否分離，選留葉色分離的種子混合形成遺傳分析和基因定位的F2代群體。F2群體中出現(xiàn)性狀分離，對(duì)428株F2代植株進(jìn)行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，正常單株(308株)∶白化突變株（120株）符合3∶1的分離比例(x2=1.93＜x20.05=3.84)，說明al13(t)性狀受1對(duì)隱性核基因控制。
　　5.AL13(t)基因的精細(xì)定位及候選基

6、因的確定
　　利用秈粳雜交F2群體將相關(guān)基因AL13(t)定位于水稻第7染色體的2個(gè)Indel標(biāo)記R8008和R1243之間，遺傳距離分別為2.4cM和4.2cM。隨后，利用新開發(fā)的Indel和CAPS標(biāo)記，進(jìn)一步將AL13(t)基因定位在R5840-4與RDraI56417之間，兩個(gè)標(biāo)記位于兩個(gè)相互重疊的BAC上，物理距離約為87Kb，此區(qū)間內(nèi)包含12個(gè)基因。測(cè)序結(jié)果表明，該區(qū)間含有的一個(gè)注釋基因LOC_Os07g07620缺失