全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2015, 41(6): 831837 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn
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@hhrrc.ac.cn, Tel: 0731-89733455; 邓华凤, E-mail: dhf@hhrrc.ac.cn; 段美娟,
E-mail: duanmeijuan@163.com
第一作者联系方式: E-mail: tyncreater@126.com, Tel: 0731-89733455 **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: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20150417.0930.002.html
DOI: 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。与野生型 T98B相比, grc2黄化叶片的总叶绿素和叶绿素 b含量显
著降低, 叶绿体滞留在黄化质体阶段, 表明 grc2可能在叶片早期发育中起关键作用。遗传分析表明, grc2受 1对隐性
核基因独立控制; 利用源于 grc2/Nipponbare的 F2群体的 960个突变单株, 将 grc2基因定位在 STS标记 S254与 S258
之间约 31 kb的范围内, 该区域含有 5个未报道过的注释基因。这些结果为 grc2的克隆及功能研究提供了重要信息。
关键词: 水稻; 单叶独立转绿型黄化突变体; 叶绿体分化与发育; 基因精细定位
Identification and Fine Mapping of Green-Revertible Chlorina Gene grc2 in
Rice (Oryza sativa L.)
TAN Yan-Ning1,2,**, SUN Xue-Wu2,**, YUAN Ding-Yang2, SUN Zhi-Zhong2, YU Dong2, HE Qiang2, DUAN
Mei-Juan2,*, DENG Hua-Feng1,2,*, and YUAN Long-Ping1,2,*
1 College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2 State Key Laboratory of Hybrid Rice, Hunan Hybrid Rice
Research Center, Changsha 410125, China
Abstract: Green revertible leaf-color mutants are basical materials for studying the mechanism of chloroplast differentiation and
development. We have obtained a green-revertible chlorina mutant named grc2 with every leaf greening independently, from an
indica maintainer line T98B treated by 60Co-γ radiation. Each leaf of grc2 is initially chlorotic, and then turns green after growing
about 10 days. The mutant grc2 showed a new pattern of virescence which refreshed green regardless of its plant growth stage.
Compared with the wild type T98B, the total chlorophyll and chlorophyll b content reduced significantly in the yellowish leaves
of grc2 and chloroplast remained in the etioplast stage, suggesting that grc2 would probably be an essential gene functioning in
the development of young leaves. Genetic analysis revealed that, grc2 was controlled by a single recessive nuclear gene. The gene
of grc2 was fine mapped between STS markers S254 and S258 with a physical interval of 31 kb on the short arm of chromosome
6, by using 960 F2 plants with mutant phenotype from a cross between grc2 and Nipponbare. This region contained five annotated
genes that had not published. These results provides important information for studying in gene cloning and gene function of grc2.
Keywords: Rice (Oryza sativa L.); Green-revertible chlorina; Chloroplast differentiation and development; Gene fine mapping
叶色变异是发生在高等植物中的一类突变频率
较高、变异类型较丰富、表型直观明显的性状突变。
水稻叶色变异的表现形式多样, 按照苗期叶色表现,
可分为黄化、白化、浅绿、深绿、常绿、条纹和斑
点等基本类型 [1], 而按照叶色变异后能否转绿则可
分为转绿和非转绿类型。转绿型突变体是一类在经
历阶段性失绿后又能恢复到正常叶色形态的特殊叶
色突变体, 这类材料具有重要的理论和应用研究价
值: 一方面, 通过对这类突变体转色前、中、后各阶
段的细胞学、生理生化及其基因表达与调控等水平
832 作 物 学 报 第 41卷
的系统研究有助于认识叶绿素生物合成[2]与叶绿体
发育 [3]的基本规律 , 增强对光合作用机理的了解 ;
另一方面, 通过将这类材料作为形态标记资源应用
于水稻遗传改良, 可以显著提高良种繁育和杂交种
生产过程中的除杂效率, 确保种子纯度[4-5]。
不同转绿型突变体的失绿表型和转绿行为可能
各有差异, 这为揭示叶绿体分化与发育的分子机制
提供了丰富的试验材料。按照失绿表型, 可将转绿
型突变体划分为白化转绿、条纹转绿和黄化转绿类
型, 在已鉴定的约36个受隐性核基因控制的水稻转
绿型叶色突变体中, 有31个属于白化转绿或条纹转
绿类型, 仅有5个为黄化转绿类型。相关研究表明,
多数转绿型叶色突变体的转绿行为受温度、生育进
程或二者的共同调控, 如受温度控制的 w1[6]、w17[7]
及 w25[8]等突变体在相对低温条件下(如20~25℃)叶
片呈白色, 随着温度升高(如达到30℃)叶色逐渐转
绿; 而受生育进程控制的 ysa[9]与 hfa-1[10]等在苗期
白化, 三叶期后开始转绿, 白化条纹转绿突变体 st1
转绿时期晚, 直至抽穗后叶片才转绿[11]。据不完全
统计, 已完成了16个基因如 gra[12]、wyv1[13]、sgra[14]
等的精细定位, 以及6个白化转绿控制基因如 v1[15]、
v2[16]、v3和 st1[11]、ysa[9]、hw-1(t)[17]和3个黄化转绿
控制基因 ygl1[18]、vyl[19]与 grc1[20]的克隆。通过对已
克隆基因的功能研究发现, 由于基因突变直接或间
接地干扰到质体转录本的形成、编辑、剪接、稳定
和翻译等过程, 导致叶绿素生物合成和叶绿体分化
发育受阻, 降低了叶绿素特别是叶绿素 b 的含量,
从而表现为阶段性失绿现象[9,11,15-16]。但是, 在失绿
后生物体如何恢复到叶绿素合成和叶绿体发育正常
秩序的相关机理还远未阐明, 这必然有赖于更多转
色型突变体的挖掘及其深入而系统的基因功能研究。
grc2 (green-revertible chlorina 2, grc2)是在辐射
诱变三系保持系T98B的后代中发现的一个受单个
隐性核基因控制的黄化转绿型突变体, grc2植株上
的任一叶片在刚抽出时为黄色, 在经历10 d左右后
全叶变绿; grc2叶片的转绿行为具有明显的个体独
立性, 不受生育进程和温度控制, 这与其他转绿型
材料多在植株发育至特定生育阶段或其生长环境温
度达到特定要求后完成植株全部叶片变绿的转色行
为完全不同。一方面, 这意味着grc2作为一个重要的
功能基因程序性地调控了个体叶片的早期发育, 另
一方面, 反映出了在遗传育种和杂交种除杂保纯上,
grc2由于具有选择标记可辨别期长、对植株生理伤
害相对较轻等优势可能较其他叶色标记更为理想[5]。
鉴于grc2的重要理论和应用价值 , 本研究利用BSA
法将grc2基因精细定位至第6染色体短臂一个31 kb
的区域, 为该基因的最终克隆及生物学功能解析奠
定了基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
在利用60Co-γ射线诱变籼型三系保持系T98B成
熟种子的M2代中鉴定出一个新型黄化转绿突变体
grc2; 该突变体植株上新生的每一个叶片都为黄色,
尔后逐渐变绿; 连续种植8代, 均表现同一表型; 配
制grc2和日本晴(Nipponbare, 简称Nipp)、湘恢299
(R299)等的杂交组合 , 利用其F1和F2群体进行遗传
分析和基因定位。
1.2 grc2叶片转绿前后的叶绿素含量分析
以野生型品种 T98B 为对照, 在三叶一心期标
记突变体 grc2新生的心叶; 参照Wellburn[21]的方法,
分别取生长 5 d的黄化叶片与生长 15 d的转绿叶片,
利用紫外分光光度计测定叶绿素 a 和叶绿素 b 的含
量, 并计算总叶绿素含量。
1.3 grc2叶片转绿前后的叶绿体超微结构观察
取生长5 d与15 d的黄化叶片和转绿叶片, 通过
戊二醛和锇酸双重固定后, 利用不同梯度的乙醇逐
级脱水 , 再置换和包埋; 超薄切片后 , 以醋酸双氧
铀和柠檬酸铅液双重染色, 在透射电镜观察叶绿体
超微结构。
1.4 grc2的遗传分析
分别以叶色正常的粳稻品种日本晴(Nipp)及籼
稻品种湘恢299 (R299)与突变体grc2进行正交和反
交, 观察F1的表型; 统计grc2/Nipp与R299/grc2两个
组合的F2群体中突变表型和野生表型单株数量, 计
算分离比; 通过对分离比例的卡方检验 , 推断grc2
的遗传方式。
1.5 grc2的基因定位
利用grc2与Nipp杂交产生的F2代群体进行定位
分析。按照CTAB[22]法提取亲本及F2单株叶片中的基
因组DNA; 分别取F2代15个正常植株和15个黄化转
绿植株叶片的DNA等量混合 , 构建正常池和突变
池。选取均匀覆盖12条染色体的268对SSR、Indel引
物[由生工生物工程(上海)股份有限公司合成], 进行
亲本多态性筛选, 根据多态性引物在正常池和突变
池的基因型, 确定grc2所处的连锁群。在grc2所在的
第 6期 谭炎宁等: 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 833
染色体上发展分子标记进行目的基因的连锁分析 ,
按照公式[(B+2A)/2n]×100计算遗传距离并构建连锁
图谱(其中A表示纯合显性单株数, H表示杂合显性
单株数, n表示隐性群体数量)。在水稻注释计划数据
库(RAP-DB, http://rapdb.dna.affrc.go.jp/)中, 查找定
位区域内的基因信息。
用于检测分子标记的PCR总体系为12 μL, 包括
6.0 μL的2×Easy Taq PCR SuperMix (TRANSGEN,
中国), 5.0 μL的H2O和1.0 μL的模板DNA。PCR程序
为92℃预变性2 min, 92℃变性30 s, 55~63℃复性35 s,
72℃延伸40 s, 共32个循环; 最后, 72℃延伸5 min, 4
℃保存备用。取1 μL加入溴酚蓝的PCR产物点样于
10%的非变性聚丙烯酰胺凝胶中, 在170 V恒定电压
下电泳1.5~2.0 h, 硝酸银染色观察。
2 结果与分析
2.1 grc2的叶色表型观察
grc2 是一个以“个体叶片”为单位进行转绿的新
型黄化突变体。在秧苗期, grc2自露芽、形成新叶至
新叶生长 5 d 左右的时期内, 均为明显可见的黄化
表型(图 1-A, B); 至新叶生长 10 d左右后, 叶片转为
浅绿; 至生长 15 d 左右后, 叶色恢复至正常绿色;
在移栽后的整个营养生长期, grc2 新生叶片同样表
现出由黄转绿的叶色转换特性(图 1-C, E), 这使得在
同一植株上能同时观察到黄叶与绿叶两种叶色表型,
而野生型品种 T98B 的所有叶片自抽出至成熟过程
中都表现为正常绿色(图 1-C, D)。
2.2 grc2叶片转绿前后的叶绿素含量分析
grc2 叶片在转绿前后的叶绿素含量变化明显,
转绿后叶绿素含量显著增加(图 2)。grc2的心叶生长
5 d后仍为黄色, 叶片总叶绿素、叶绿素 b含量显著
低于野生型品种 T98B, 分别为 T98B 的 76.12%与
46.15%, 而叶绿素 a 含量与对照接近 (为对照的
95.12%)。心叶生长 15 d后, 叶色转绿, 叶片叶绿素
b 含量大幅度增加, 达到了对照的 85.23%; 由于叶
绿素 b的显著增加, 而叶绿素 a含量变化不明显, 使
得总叶绿素含量明显提高, 达到了对照的 90.69%。
由此推断, grc2是一个影响叶片早期发育的叶绿素 b
降低型突变体。
图 1 野生型 T98B和 grc2的表型
Fig. 1 Phenotypes of the wild-type T98B and grc2
A: 芽期植株; B: 苗期植株; C: 分蘖盛期植株; D: 移栽 25 d后
野生型 T98B的大田表现; E: 移栽 25 d后 grc2的大田表现。
A: plant phenotypes at bud stage; B: plant phenotypes at three-leaf
stage; C: plant phenotypes at the active tillering stage; D: field
perfomance of wild-type T98B at 25th day after transplanting;
E: field perfomance of grc2 at 25th day after transplanting.
图 2 野生型 T98B和 grc2中生长 5 d与 15 d叶片的叶绿素含量分析
Fig. 2 Content of chlorophyll of 5-day-old leaves (5 dol) and 15-day-old leaves (15 dol) in grc2 and the wild-type T98B
A: 总叶绿素含量; B: 叶绿素 a含量; C: 叶绿素 b含量。**表示在 0.01水平差异显著。
A: total chlorophyll content; B: chlorophyll a content; C: chlorophyll b content. ** means the significance at the 0.01 probability level.
834 作 物 学 报 第 41卷
2.3 grc2叶片转绿前后的叶绿体超微结构观察
grc2 叶片在转绿前后的叶绿体超微结构发生了
明显地改变, 转绿后叶绿体发育正常(图 3)。心叶生
长 5 d后(叶片为黄色), 其叶绿体发育处于黄化质体
阶段, 叶绿体中以单个的原片层体居多, 基质稀疏
(图 3-A); 而心叶生长 15 d后, 叶色变绿, 叶绿体发
育成熟, 单个原片层经垛叠形成了基粒, 基质变得
浓密, 并积累了淀粉粒和嗜锇粒, 为行使正常的生
物学功能创造了条件(图 3-B)。
2.4 grc2的遗传分析
正常叶色的粳稻品种 Nipp、籼稻品种 R299 分
别与突变体 grc2的 4个正反杂交 F1组合都表现为正
常叶色, 组合 R299/grc2与 grc2/Nipp的 F2后代中分
离出了正常叶色和黄化转绿 2 种类型单株, 二者理
论分离比都符合 3∶1, 表明 grc2受 1对隐性核基因
独立控制(表 1)。
图 3 grc2叶片在转绿前后的叶绿体超微结构观察
Fig. 3 Ultrastructure observation of chloroplants in yellowish
leaves and green leaves of grc2
A: 生长 5 d的黄化叶片叶绿体; B: 生长 15 d的转绿叶片叶绿体;
PLB: 原片层体; G: 基粒; O: 嗜锇粒; S: 淀粉粒。
A: the 5-day-old yellowish leaves; B: the 15-day-old green leaves;
PLB: prolamellar body; G: granum (pl.grana ); O: osmiophilic
globule; S: starch grain.
表 1 突变体 grc2的遗传分析
Table 1 Genetic analysis of the grc2 mutant
组合
Combination
F2群体单株数
Plant number of F2 population
正常株数
Wild type number
突变株数
Mutant number
理论分离比
Theoretical segregation ratio
卡方值
χ20.05=3.84
grc2/Nipp 4122 3162 960 3:1 3.29
R299/grc2 3834 2962 872 3:1 3.40
2.5 grc2的精细定位
在所使用的平均分布于 12条染色体上的 286对
引物中, 有 135 对在 Nipp 和 grc2 之间具有多态性;
利用这些亲本多态性引物筛选正常池和突变池, 发
现第 6染色体上的多个 SSR引物如RM587和RM204
等在 2 个基因池间表现多态性, 特推断第 6 染色体
为 grc2所坐落的连锁群。
在此基础上, 再利用 960 个 F2代隐性单株及第
6 染色体上新筛选的亲本多态性标记, 将 grc2 定位
于 RM19266 与 RM19275 之间约 220 kb 的范围内;
利用 RM19266 与 RM19275 共检测出了 10 个与 13
个交换单株, 二者与 grc2 的遗传距离分别为 0.57
cM和 0.78 cM, 而介于这 2个标记之间的 RM19270
没有检测出交换单株, 推断RM19270为 grc2的共分
离标记(图 4-A)。为了更精细地确定 grc2 的定位边
界, 在 RM19270 两侧设计了一系列序列标签位点
(STS)标记 , 如分别坐落于 LOC_Os06g02540、
LOC_Os06g02580、LOC_Os06g02600的 S254、S258
与 S260 等 STS 标记(表 2); 结果显示, RM19270 的
左侧标记 S254检测出了 1个杂合显性单株, 而右侧
标记 S258与 S260分别检测出了 3个和 5个杂合显
性单株, 根据这一结果, 确定 grc2位于 S254与 S258
之间约 31 kb的范围内, 推算 S254、S258与 grc2的
遗传距离分别为 0.05 cM和 0.16 cM (图 4-B, C)。
RAP-DB数据库显示, 在这 31 kb的定位区域内仅注
释了 5个非报道过的基因(表 3), 这些基因编码与生
图 4 grc2基因的精细定位
Fig. 4 Fine mapping of grc2 gene
A: grc2被定位到第 6染色体 RM19266与RM19275之间的 220 kb
以内; B: grc2被精细定位在 STS标记 S254与 S258之间; C: grc2
定位在 AP002837的 31 kb范围内。
A: grc2 was positioned in 220 kb between RM19266 and RM19275
on chromosome 6; B: grc2 was fine mapped by two STS marker S254
and S258; C: grc2 was located in a BAC of AP002837 within 31 kb.
第 6期 谭炎宁等: 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 835
表 2 grc2基因的连锁标记
Table 2 Sequence of markers linked with grc2
标记
Marker
正向引物
Forward primer (5′3′)
反向引物
Reverse primer (5′3′)
RM19266 TTTGAGGAGAGTTCTTGGGTTTGG CTCCACTTCTCTCTTCACTCCCTTCC
RM19270 CAGGCAAGCAGGAAGAAGAAGG CCTCTCCCTCTCACACTCACACG
RM19275 GTGTGCATGAGACACACATCACG CTACATATGCATGCGCAAACACC
S254 AGCTAGATGAGTACATCCTGGG CGTTAATGAAATGGGAGAGGAGC
S258 AGGTGATCTTCTTCCTGGTG ACGCTGCTCGTCATCG
S260 CCAGGAAGCCCTGTCATACAA GTTCCTTGCCTATGTTTTGGTT
表 3 grc2定位区域内基因信息
Table 3 Genes in mapping area of grc2
基因位点
Gene locus
基因表达产物
Gene product
LOC_Os06g02580 High-affinity nickel-transport family protein, putative, expressed
LOC_Os06g02570 Syntaxin, putative, expressed
LOC_Os06g02560 Growth-regulating factor, putative, expressed
LOC_Os06g02550 CPuORF21-conserved peptide uORF-containing transcript, expressed
LOC_Os06g02540 Expressed protein
长 调 控 (LOC_Os06g02560) 、 囊 泡 运 输 与 抗 病
(LOC_Os06g02570)、镍运输(LOC_Os06g02580)等相
关的蛋白, 以及含保守肽 uORF 的转录产物(LOC_
Os06g02550)。
3 讨论
目前, 在 grc2 所定位的第 6 染色体上已鉴定了
4个转绿控制基因, 分别是控制白化转绿的 st1、v3、
与 v3等位的 gra75, 以及控制黄化转绿的 grc1, 但无
论从位置上还是表型上都可推断 grc2是一个新的叶
色基因。在位置上, grc1 位于第 6 染色体长臂, 而
grc2 与 st1、v3 同位于第 6 染色体上短臂, 但 grc2
与 st1、v3分别相距 2.5 Mbp和 7.3 Mbp[11]。在表型
上, v3和 st1同时受温度和生育进程调控, 如在三叶
期和四叶期之前的 v3 和 st1 叶片为绿色, 至分蘖期
大部分叶片完全白化; 当将二者置于恒定 20℃或 30℃
的条件下, 都出现了白叶表型, 当于 30℃和 20℃交
替的条件下则几乎全绿[11]。相比而言, gra75和 grc1
只受生育进程调控, gra75 的前 3 叶为绿色, 从第 4
叶开始出现白化, 至第 8 叶开始转为正常绿色[23]; 而
grc1 在四叶期以前叶片为黄绿, 在此之后叶色转为
正常[20]。与 st1、v3、gra75及 grc1不同的是, 本研
究所鉴定的叶色突变体 grc2 为新型黄化转绿表型,
grc2 植株上的任一叶片刚抽出后都为黄化, 尔后又
能不依赖于植株发育阶段而独立转绿(图 1), 这种独
特的转色行为仅与 vyl、热农 1A等接近。vyl在全生
育期都表现为黄化转绿 , 其新生叶片为萎黄表型 ,
之后自顶端向下逐渐转绿[19]; 热农1A的每一片叶都
经历幼叶黄化, 随后从叶尖向叶基部由黄转绿的动
态发育过程[5]。为了从表型特征上科学区分这些转
绿型材料, 我们认为, 可以按植株叶片是否具有独
立转绿特性划分为两类, 一类是不受植株生育进程
控制的单叶独立转绿型突变体, 如 grc2 和热农 1A
等; 另一类是依赖特定生育阶段的全植株转绿型突
变体, 如 v1和 grc1等。由于在单叶独立转绿型材料
的整个生育阶段几乎都有失绿叶的存在, 将此性状
转育至三系和两系不育系中 , 可有效延长除杂期 ,
有利于提高杂交种子纯度; 可见, 这类资源将在品
种遗传改良上具有较大的应用前景。
通常根据叶色变异特点可以大致推断出突变基
因的作用时期。在叶绿体发育的时间尺度上, 高等
植物都必须经历由前质体至黄化质体再到成熟叶绿
体的发展阶段。一般白叶突变体的叶绿体发育停滞
在前质体(proplastid)阶段 , 其叶绿体中填充了大量
的囊泡, 难以形成片层, 这种破坏性的组织结构容
易导致植株死亡[24-25]; 而黄叶突变体一般能正常发
育至黄化质体(etioplast)阶段, 其叶绿体中虽能积累
大量的单个类囊体片层, 但仅有少量片层经相互垛
叠形成基粒, 这种不正常的叶绿体结构通常会导致
植株生长势下降[26]; 与白化或黄化突变体不同的是,
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正常叶色材料经历的前质体和黄化质体时期非常短,
一般在见光数小时后叶绿体即可发育成熟, 并行使
正常的生物学功能[27]。因此, 对于可转绿的叶色突
变体而言, 一旦植株的发育状态或其生长的外界条
件满足某种需求后, 植物体将依靠某种修复机制[28-29]
摆脱其叶绿体长期停滞在前质体或黄化质体阶段的
发育状态, 逐渐回归至正常的叶绿体发育轨道。从
这个意义上讲, 可以将转绿型突变体看成是叶绿体
发育进程滞后的缓绿或迟绿型材料[30-31]; 而通过对
GRC2等转绿控制基因的克隆 , 可以为阐明叶绿体
发育的调控机制提供有力的遗传工具。
叶绿体的正常发育是编码叶绿体蛋白的细胞核
基因与编码自身蛋白的叶绿体基因之间相互协调的
结果, 细胞核和叶绿体基因组之间通过质核信号转
导等途径相互影响, 共同调控叶绿体的发育和叶绿
素的代谢。在已克隆到的白化转绿控制基因中, 大
多数与质体基因复制、转录和翻译进程受到干扰或
破坏有关, 如V3和St1分别编码核苷酸还原酶(RNR)
的大、小亚基RNRL1和RNRS1, 当RNR活性不足时,
通过降低质体DNA的合成而优先保障核基因的复
制[11]; V2编码一个定位于质体和线粒体上的新类型
鸟苷酸激酶 (pt/mtGK), 该基因抑制叶绿体分化早
期质体遗传体系中质体转录本的翻译 [16]; 而YSA则
编码一个参与RNA转录后加工的PPR蛋白[9]。VYL、
GRC1和YGL1是仅已克隆的3个黄化转绿控制基因,
VYL基因编码一个叶绿体Clp蛋白酶亚基, VYL的表
达影响光介导的叶绿体发育进程 [19], 而GRC1[20]与
YGL1[18]基因分别编码血红素氧合酶和叶绿素合成
酶 , 调控叶绿素的生物合成 ; 可见 , 任何直接或间
接参与叶绿体发育和叶绿素合成的相关基因的突
变都有可能引发叶色变异。由于grc2是一个未曾报
道的新基因, 其调控叶色变异的分子机制可能不同
于以往叶色突变体; 本研究对于grc2的精细定位将
为最终克隆该基因及揭示GRC2调控叶色的分子机
制奠定基础。
4 结论
鉴定了一个受隐性核基因控制的单叶独立转绿
型黄化突变体 grc2; 转绿前的 grc2 叶片总叶绿素和
叶绿素 b 含量显著降低, 叶绿体发育停滞在黄化质
体阶段, 转绿后叶绿体发育正常; 已将 grc2 精细定
位至第 6染色体短臂 31 kb的区域内, 该区域含有 5
个未报道过的注释基因, 这些结果为该基因的最终
克隆及生物学功能解析奠定基础。
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