水稻黄绿叶突变会显著影响水稻产量和稻米品质.研究黄绿叶突变体叶绿素变化机理对选育高光效品种,促进水稻增产具有重要意义.本研究以甲基磺酸乙酯(ethylmethylsulfone,EMS)诱变处理粳稻云引(YY)后发现的一个黄绿叶突变体w08(YGL)为材料,研究叶色突变对主要农艺性状、叶绿素含量、光合参数变化、水稻生理及亚显微结构的影响,并对该突变性状进行遗传分析、基因定位和功能验证.研究表明,突变体全生育期均表现为黄绿色.与野生型云引(YY)相比,突变体w08单株有效穗、结实率、千粒重分别降低46.7％、50.1％和18.3％,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝 卜素含量分别下降41.2％、98.7％、17.5％.光合速率检测结果表明,突变体净光合速率(Pn)显著降低,而细胞间CO2(Ci)显著增加.对叶片叶绿体进行超微结构电子显微镜观察,结果发现,叶绿体内的类囊体基粒片层数目在突变体中明显减少.遗传分析结果表明,突变体黄绿叶性状为单基因遗传,受一对隐性核基因控制.利用突变体与雷蒙特(Lemont)杂交构建F2遗传群体,将该基因定位在10号染色体长臂GL8和T258两个标记之间,物理距离为60.2 kb,该区间包含14个候选基因.基因测序发现,该区间内的编码叶绿素酸酯氧化酶1(chlorophyllide a oxygenase1)蛋白的候选基因OsCAO1编码区CDS序列第957位碱基发生突变,形成一个终止密码子,使蛋白翻译提前终止.通过构建过表达和敲除载体进行转基因功能验证,进一步证实了 OsCAO1基因功能.分析突变体中的激素含量和分蘖调控相关基因的表达,结果表明,突变体中水稻分蘖相关基因表达水平明显下降,生长素合成基因表达水平显著提高,水稻分蘖芽的生长素含量显著提高,从而证实OsCAO1基因突变抑制了水稻分蘖生长,使单株有效穗显著减少.

水稻;黄绿突变体;基因定位;分蘖;基因表达

蒋家焕;魏林艳;朱永生;郑燕梅;崔丽丽;蔡秋华;谢华安;张建福

福建省农业科学院水稻研究所,福州350019;福建省农业科学院,闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室,福州350003;水稻国家工程实验室/杂交水稻国家重点实验室华南研究基地/福建省作物种质创新与分子育种省部共建国家重点实验室培育基地/国家水稻改良中心福州分中心/农业农村部华南杂交水稻种质创新与分子育种重点实验室/福建省作物分子育种工程实验室/福建省水稻分子育种重点实验室,福州350003

科学通报

[1]蒋家焕;魏林艳;朱永生;郑燕梅;崔丽丽;蔡秋华;谢华安;张建福-.水稻黄绿叶突变体w08(YGL)基因精细定位与功能分析)[J].科学通报,2022(30):3580-3594

w08,YGL,ethylmethylsulfone,T258,chlorophyllide,oxygenase1,OsCAO1,黄绿突变体

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