全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2015, 41(8): 11551163 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家科技支撑计划项目(2013BAD01B02-16), 江苏省科技支撑计划项目(BE2013301)和江苏省青蓝工程中青年学术带头人项
目资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 江玲, E-mail: jiangling@njau.edu.cn, Tel: 025-84399061
第一作者联系方式: E-mail: heniqing@hotmail.com
Received(收稿日期): 2015-02-02; Accepted(接受日期): 2015-05-04; Published online(网络出版日期): 2015-06-03.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20150603.0901.010.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2015.01155
一个新的水稻黄绿叶突变体的遗传分析及突变基因的精细定位
何旎清 柳 周 张 龙 白苏阳 田云录 江 玲* 万建民
南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室 / 江苏省植物基因工程技术研究中心 / 农业部长江中下游粳稻生物学与遗传育
种重点实验室 / 长江流域杂交水稻协同创新中心, 江苏南京 210095
摘 要: 在水稻品种 Dongjin的 T-DNA插入突变体库中筛选到一份黄绿叶突变体 T113, 该突变体在生长的整个时期
叶片都呈现黄绿色, 且越到后期表型越明显。T113与野生型亲本 Dongjin相比, 叶片光合色素含量明显降低, 株高变
矮, 结实率降低, 每穗着粒数、穗长和千粒重均明显减少, 抽穗期延迟, 且黄绿叶性状不受温度影响, 叶绿体中的类
囊体排列较为疏松, 出现更多的嗜锇体, 叶绿素合成和质体发育相关基因表达量发生改变。遗传分析表明, T113的突
变性状由 1对隐性核基因控制。利用 T113/N22的 F2群体, 将突变基因定位在第 2染色体长臂 Indel标记 CX2和 JX18
之间,物理距离约为 79 kb, 此区间内包含 12个预测基因。
关键词: 水稻; 黄绿叶突变体; 遗传分析; 精细定位
Genetic Analysis of a New Yellow-green Leaf Mutant and Fine-mapping of
Mutant Gene in Rice
HE Ni-Qing, LIU Zhou, ZHANG Long, BAI Su-Yang, TIAN Yun-Lu, JIANG Ling*, and WAN Jian-Min
State Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement / Research Center of Jiangsu Plant Gene Engineering / Ministry of Agriculture
Key Laboratory of Biology / Genetics and Breeding of Japonica Rice in Mid-lower Yangtze River / The Yangtze River Valley Hybrid Rice Collabora-
tion Innovation Center, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
Abstract: The yellow-green leaf mutant T113, which was isolated from a T-DNA mutant pool with Dongjin variety as the back-
ground material, showed a yellow-green leaf phenotype in whole developing stage. Compared with wild type, the contents of
chlorophyll and carotenoid decreased, the yellow-green leaf became more and more obvious along with developing in T113. At
maturity, the number of productive panicles per plant, panicle length, seed setting rate, 1000-grain weight and plant height reduced.
The date of heading of T113 also delayed. The phenotype of mutant was not affected by temperature. Ultrastructural analysis
showed that the chloroplast of mutant was brighter than that of wild type, the mutant developed loosed thylakoid lamellar struc-
tures. The expression of genes associated with chlorophyll biosynthetic and chloroplast development of T113 changed a lot. Ge-
netic analysis showed that the yellow-green leaf trait of the T113 mutant was controlled by one pair of recessive nuclear genes.
Genetic mapping of the mutant gene was conducted using a F2 mapping population of T113/N22. Finally, the mutant gene was
mapped between Indel markers CX2 and JX18 on the long arm of chromosome 2 with physical distance of 79 kb, in which 12
predicted genes had been annotated.
Keywords: Oryza sativa L.; Yellow-green leaf mutant; Genetic analysis; Fine-mapping
叶色变异发生频率高, 且容易鉴定, 在 20 世纪
初就有关于叶色突变体的报道 [1], 但由于多数叶色
突变同时伴随产量的降低, 甚至植株的死亡, 叶色
突变体在过去常被认为是无意义的突变, 其价值没
有得到重视。随着功能基因组学的发展, 众多的研
究结果都显示叶色突变体是研究植物光形态建成、
光合作用、激素生理和核-质基因信号传导途径等光
合系统功能、结构及其调控机制的理想材料。目前
已在多种植物中均发现了叶色突变体[2-5]。
导致叶色变异的原因众多, 主要由叶绿素合成
1156 作 物 学 报 第 41卷


及叶绿体分化和发育受阻引起。叶绿素的生物合成
从谷氨酰-tRNA开始, 先是一步步转变为原卟啉 IX,
接下来一部分原卟啉 IX螯合镁离子, 通过一系列的
反应, 最终形成叶绿素 a和叶绿素 b, 高等植物参与
叶绿素合成的所有酶都已鉴定 [6], 目前已报道的水
稻中编码这些酶的基因有 Chl1、Chl9[7]、OsCHLH[8]、
OsDVR[9]、OsPORA/FGL、OsPORB[10]、 YGL[11]、
OsCAO1和 OsCAO2[12]。另一部分原卟啉 IX螯合铁
离子生成亚铁血红素和光敏色素, 已有研究证明血
红素可反馈调节叶绿素的合成[13]。叶绿体的分化和
发育受到核基因组、叶绿体基因组、光照及器官特
异性的共同调节[14-15]。例如参与光系统 I 和光系统
II构成的 PsaA、PsaB、PsbA[16-17], 参与光合作用的
RbcL[18], 参与叶绿体基因表达的 RpoA (RNA聚合酶
α 亚基)及在类囊体膜上参与电子传递及光呼吸的
NDH2 和 NDH4[19]。叶色突变主要由核基因突变引
起, 水稻的叶色突变一般由单隐性核基因控制, 较
少由显性基因或细胞质基因控制。
目前已分离和鉴定众多水稻叶色突变体, 其中
已克隆的基因达 50多个。但人们对水稻叶色突变的
分子机制仍没有十分完整的认识, 需要对更多水稻
叶色突变体进行研究。本研究中对 T113黄绿叶突变
体进行了表型和生理等方面的研究 , 并利用
T113/N22的 F2分离群体, 将黄绿叶突变基因精细定
位到第 2染色体长臂下端 Indel标记 CX2和 JX18之
间 79 kb的区间, 区间内包含 12个基因。
1 材料与方法
1.1 供试材料及田间试验
水稻黄绿叶突变体 T113 筛选自粳稻品种
Dongjin 的 T-DNA 插入突变体库。从苗期开始观察
叶色表型, 成熟期时调查突变体 T113和野生型亲本
Dongjin的株高、剑叶长、剑叶宽、分蘖数、穗长、
穗粒数、结实率、千粒重等主要农艺性状, 每个样
本 3次重复, 调查样本数为 20株。
1.2 光合色素含量测定
将野生型和突变体 T113种植于大田。在幼苗长
至二叶一心期和抽穗时分别取相同部位的叶片, 每
个材料重复 3 次, 每次重复从相同处理的 5 个植株
称取 0.2~0.5 g, 剪成 2~3 mm碎片, 在避光条件下用
5 mL的 95%酒精处理 48 h, 之后吸取 200 mL上清
液, 用酶标仪在黑暗条件下测量上清液在 665 nm、
649 nm 和 470 nm 3个波长下溶液光密度。参照
Lichtenthaler 的方法 [20], 测定和计算叶片单位鲜重
或单位面积的叶绿素 a (Chl a)、叶绿素 b (Chl b)和
类胡萝卜素的含量。Chl a浓度 Ca= 12.21 A6652.81
A645; Chl b浓度 Cb= 20.13 A6455.03 A665; 类胡萝卜
素浓度 Cx = (1000D4702.05Ca114Cb)/245。
1.3 温敏性实验
将野生型和突变体 T113分别培育在 20℃、23℃、
26℃和 30℃的光照恒温培养箱中培养相同的时间,
观察叶色表型并测定相同部位叶片的光合色素含量,
测定方法同 1.2。
1.4 叶绿体透射电镜观察
将二叶一心时期的野生型和 T113突变体相同部
位叶片材料固定于 3%戊二醛和 0.1 mol L–1磷酸缓冲
液(pH 7.2)中 4 h; 冲洗后再固定于 1%锇酸(pH 7.2)
中 4 h, 用 30%、50%、70%、80%、90%、100%系
列乙醇脱水后用环氧树脂 SPURR包埋、聚合。随后
用 LKB-V型切片机将样品切成约 l μm厚的切片, 经
醋酸铀染色, 最后在日立 JEM-1230 透射电子显微
镜下观察、照相。
1.5 水稻叶片总 RNA 提取和 Quantitive Real-
time PCR
使用天根生化科技(北京)有限公司植物总 RNA
提取纯化试剂盒, 提取生长至二叶一心期时的野生
型和突变体相同部位叶片组织总 RNA, 提取步骤见
其说明书。使用 TaKaRa 生物公司的反转录试剂盒
(PrimeScript 1st Strand cDNA Synthesis Kit)对总
RNA进行反转。内参基因为 ACTIN基因, 在 Applied
Biosystems 公司 7500 Realtime PCR 仪上扩增, 按
2–∆∆CT方法分析基因的相对表达量[21], 每个样本 3次
重复。
1.6 定位群体的构建及 DNA的提取
将 T113与叶色正常的野生型亲本 Dongjin及籼
稻品种 N22 杂交, 在海南陵水及江苏南京分别播种
F1群体及 F2群体。将 T113与 N22的 F2群体作为定
位群体, 选取叶色变异的 F2 单株作为极端个体, 分
单株取叶片提取 DNA。参照 McCouch 等方法提取
水稻叶片总 DNA [22]。
1.7 分子标记分析及遗传图谱的构建
参照 http://www.gramene.org/microsat的 SSR引
物标记, 并运用 Primer5.0软件设计 Indel标记。SSR
和 Indel 引物由南京金斯瑞生物科技有限公司和上
海英俊生物技术有限公司合成。利用引物对供试亲
本进行多态性检测, 然后利用多态性引物对 T113/
第 8期 何旎清等: 一个新的水稻黄绿叶突变体的遗传分析及突变基因的精细定位 1157


N22 F2极端个体进行连锁分析。按照 Shi等[23]的 PCR
扩增体系, 用 8%聚丙烯酰胺凝胶电泳检测 PCR 产
物, 230 V电压下电泳 1~2 h, 电泳后银染显色, 最后
在灯箱上进行DNA条带观察记录, 与隐性亲本一致
的带型记为 1, 与显性亲本带型一致的记为 2, 同时
具有两亲本带型的记为 3。最后计算遗传距离, 构建
分子标记连锁图谱。
1.8 候选基因的遴选与测序
利用水稻基因组注释数据库 http://rice.plantbio-
logy.msu.edu/和 http://rapdb.dna.affrc.go.jp/及水稻表
达数据库 http://ricexpro.dna.affrc.go.jp/, 根据 T113
突变体的突变性状、分子标记间物理距离, 在突变
基因精细定位的染色体区段上遴选 T113突变体的候
选基因。
2 结果与分析
2.1 突变体的形态特征及主要农艺性状表现
水稻黄绿叶突变体 T113在人工光照培养箱及大
田自然环境下均表现出黄化表型, 且大田条件下黄
化表型更为明显。突变体在整个生育期均表现黄化,
非常稳定(图 1)。与野生型相比, T113株高显著变矮,
仅为野生型的 69%、抽穗期延迟一周左右、穗子变
小、结实率和千粒重减少。其他性状如剑叶长、剑
叶宽、分蘖数, 也存在不同程度的差异(表 1)。因此,
突变体 T113不仅叶色受到影响, 植株的生长也受到
了影响。
2.2 光合色素含量
对比野生型和突变体在幼苗期和成熟期时的光
合色素含量(图 2), 发现 T113比野生型显著降低, 幼
苗期 T113 的叶绿素 a、叶绿素 b、类胡萝卜素含量
分别为野生型的 26.76%、33.34%和 48.97%; 成熟期
以后略有恢复 , 可能是由于部分叶绿素降解导致 ,
但仍只有对照的 68.43%、71.35%和 77.93%, 表明
T113 的突变性状主要是由光合色素含量下降引起
的。T113 幼苗期及成熟期的叶绿素 a/b 分别为野生
型相应时期的 80.33%和 95.86%, 说明突变体叶绿素
a的减少比叶绿素 b更为显著。
2.3 突变体 T113的温敏性实验
为了解 T113叶色变异是否受温度影响, 我们在
光照培养箱中进行了突变体的温敏性实验。结果显
示, 在不同温度条件下, T113 突变体均表现出黄绿
叶表型(图 3)。且光合色素含量均较野生型显著降低

图 1 野生型 Dongjin (WT)和突变体 T113在苗期和抽穗时期的表型
Fig. 1 Phenotype of the wild type Dongjin (WT) and mutant T113 in seedling and heading stages
A和 B: 分别表示野生型 Dongjin和突变体 T113在田间播种 20 d后植株株型; C: Dongjin和 T113在大田抽穗期株型对比;
D, E, F: 分别表示 Dongjin和 T113在大田抽穗期叶尖部、中部、基部细节对比。
A, B: the phenotype of Dongjin and T113 in the field 20 days after seeding; C: the phenotype of Dongjin and T113 in heading time;
D, E, F: the parts details of leaf in Dongjin and T113.
1158 作 物 学 报 第 41卷


表 1 野生型 Dongjin和突变体 T113的农艺性状比较
Table 1 Agronomic traits comparison between Dongjin (WT) and mutant T113
农艺性状
Agronomic trait
Dongjin T113
比对照增减
Compared to CK (%)
株高 Plant height (cm) 88.64±6.98 61.22±3.74* –30.93
剑叶长 Flag leaf length (cm) 20.21±3.10 22.78±4.40 12.72
剑叶宽 Flag leaf width (cm) 1.43±0.10 1.16±0.08* –18.88
抽穗期 Days of heading (d) 93.00±0 100.00±0* 7.53
分蘖数 No. of panicles per plant 15.40±3.57 13.25±2.77 –13.96
穗长 Panicle length (cm) 19.62±1.68 17.70±1.04 * –9.79
穗平均着粒数 No. of spikelets per panicle 93.50±6.44 77.22±6.84 * –17.41
结实率 Seed setting rate (%) 93.29±3.43 87.50±9.69* –6.21
千粒重 1000-grain weight (g) 29.48±1.81 23.44±2.01* –20.49
*表示在 P=0.05水平上差异显著。* Significantly different at P=0.05.

图 2 野生型和突变体 T113叶绿素 a、叶绿素 b、类胡萝卜素的含量比较
Fig. 2 Contents of chlorophylls, carotenoids in wild type and mutant T113
A: 幼苗期; B: 抽穗期; * P<0.05。A: seeding stage; B: heading time;* P<0.05.


图 3 不同温度下野生型(WT)和突变体 T113 (MT)的表型对比
Fig. 3 Phenotype of mutant (MT) T113 and wild type (WT)
under different temperatures
A: 20℃; B: 23℃; C: 26℃; D: 30℃.

(图 4)。说明 T113 突变体是一个不受温度影响的温
钝型叶色突变体。
2.4 突变体 T113叶绿体超微结构分析
透射电镜观察显示, T113 黄化叶片叶绿体中的
类囊体相对于野生型排列较为疏松, 且多出了很多
嗜锇体, 叶绿体比野生型整体颜色暗(图 5)。
2.5 T113突变体性状的遗传分析
将 T113 分别与野生亲本 Dongjin 和籼稻品种
N22杂交, F1植株均表现为正常绿叶, F2代群体中正
常绿苗与黄绿苗分离明显, 分离比例经卡方(χ2)测验
符合 3∶1 (表 2), 表明 T113的突变性状由 1对隐性
核基因控制。
2.6 T113突变体中相关基因的表达量分析
进一步分析了叶绿素合成和叶绿体发育相关基
因表达情况。荧光定量 PCR的结果显示, T113突变
体被检测的与叶绿素合成相关的基因表达量明显降
低(图 6), 而叶绿体发育相关的基因中, 参与叶绿体
光合系统的 PsaA、PsaB、PsbA、RbcL 表达量显著
增加, 但 NDH2 和 NDH4 及参与叶绿体基因表达的
RpoA表达量则明显降低(图 7)。表明 T113突变体中
叶绿体的发育和叶绿素的合成均受到了大的影响 ,
这个结果与其叶绿体的透射电镜结果一致。
第 8期 何旎清等: 一个新的水稻黄绿叶突变体的遗传分析及突变基因的精细定位 1159



图 4 不同温度下野生型和突变体 T113的光合色素含量对比
Fig. 4 Photosynthetic pigment content of mutant T113 and WT under different temperatures
A: 20℃; B: 23℃;C: 26℃; D: 30℃. *P<0.05.

表 2 突变体 T113与正常绿色品种杂交 F2的叶色分离
Table 2 Segregation of leaf color in F2 population from the crosses between T113 mutant and green leaf varieties
组合名称
Combination
总株数
Total number of plants
绿叶植株数
Number of green leaf plants
黄绿叶植株数
No. of yellow-green leaf plants
期望比
Expected rate
χ2
T113/Dongjin 462 355 107 3:1 0.739
T113/N22 710 540 170 3:1 0.368

2.7 突变基因的分子标记定位及候选基因情况
利用分布在水稻 12条染色体上的 160个多态性
较好 SSR 及 Indel标记, 对突变体 T113 和籼稻品种
N22 杂交组合的 F2的 10 个极端隐性单株进行连锁
分析 , 将突变基因初步定位在第 2 染色体长臂
Indel2-13 和 Indel2-14 这 2 个标记之间(图 8)。在初
定位基础上, 根据发表在 NCBI (http://www.ncbi.nlm.
nih.gov/)和 Gramene (http://www.gramene.org/Oryza_
sativa)上籼稻 9311和粳稻日本晴的第 2染色体的序
列 , 在 Indel2-13 和 Indel2-14 之间开发了一系列
Indel标记, 用于进一步精细定位。最终利用 1410个
隐性单株将该基因定位在新开发的 Indel 标记 CX2
和 JX18之间, 物理距离为 79 kb。在该区间内有 12
个预测基因, 具体功能见表 3。
3 讨论
高等植物产生叶色突变的机制十分复杂, 受遗
传、环境及其互作的共同影响。例如温度对酶的活
性产生影响, 因此有的叶色突变体在不同温度下突
变表型不同[24]。叶绿素生物合成和降解途径的突变
导致叶绿素含量降低或无法正常降解, 在光合色素
总量中各色素的比例失调。水稻 OsCHLH、Chl1 和
Chl9分别编码镁离子螯合酶的 H、D和 I亚基, chl1
和 chl9的突变体为黄绿叶, OsCHLH的突变体为白化
表型, 是水稻中首个克隆的叶绿素合成的关键酶[7-8];
血红素合成途径的突变造成亚铁离子与卟啉分子中

1160 作 物 学 报 第 41卷


表 3 水稻第 2染色体定位区间内基因及其预测功能
Table 3 Gene names and their putative functions in the target
interval of chromosome 2 in rice
基因名称
Gene name
预测功能
Putative function
Os02g0744700 Similar to Starch synthase isoform zSTSII-2
Os02g0744800 Conserved hypothetical protein
Os02g0744900 Similar to Geranylgeranyl reductase
Os02g0745000 Anion-transporting ATPase family protein
Os02g0745100 Similar to NOD26-like membrane integral
protein ZmNIP2-1
Os02g0745200 Non-protein coding transcript, putative npRNA
Os02g0745300 Similar to NAC-domain protein 485
Os02g0745400 Glycosyltransferase, family 8 protein
Os02g0745600 Conserved hypothetical protein
Os02g0745700 Sphingolipid C4-hydroxylase SUR2
Os02g0745800 Protein of unknown function DUF616 family
protein
Os02g0746000 Similar to cullin-3 (CUL-3). Splice isoform 3

心内的四吡咯环上的氮原子无法正常配位结合, 导
致四吡咯代谢紊乱 , 叶绿素合成与降解的动态失
衡。番茄 aurea 突变体即是一个编码血红素氧化酶
的基因发生突变, 导致细胞内大量积累血红素, 四
吡咯代谢紊乱, 影响叶绿素的合成[13]; OsTATC编码
一个影响叶绿体分化的转运酶蛋白 TATC, 其突变
体叶片为苍白色, 叶绿素随着植株的生长逐渐丧失,
最终死亡 [25]; 叶绿体的形成和代谢依靠细胞核-质
基因组间的相互合作, 血红素被证实是核质信号转
导途径中的信号分子[26]; 植物缺少某种必需元素会
表现出缺素症, 病症多为缺绿和坏死斑点。YS1 (yellow
stripe 1-like gene)类蛋白能跨膜转运 Fe–麦根酸复合
物, OsYSL16蛋白通过维管束对脱氧麦根酸 Fe3+的运
输和分配, 维持植物体内 Fe 的稳态平衡[27-28]。本研
究中 T113突变体在水稻的整个生长周期都表现出黄
绿叶表型, 其光合色素含量比野生型明显降低, 且
不受温度影响, 叶绿体类囊体排列较野生型更为疏
松, 出现更多嗜锇体, 叶绿素合成和叶绿体发育相
关基因表达量发生改变, 说明 T113控制叶绿体发育
的相关基因可能发生变异, 导致其无法形成正常的
叶绿体。

图 5 野生型(A、C)和突变体 T113 (B、D)的叶绿体超微结构
Fig. 5 TEM images of chloroplast structure in wild type (A, C)
and T113 mutant (B, D) plants
A, C: 不同视野下野生型叶绿体超微结构; A图标尺为 2 μm, C图
标尺为 0.5 μm; B, D: 不同视野下突变体 T113叶绿体的超微结构;
B图标尺为 2 μm, D图标尺为 0.5 μm; CP为叶绿体; Thy为类囊
体; OB为嗜锇体。
A, C: TEM images of chloroplast structure in wild-type; A: Bars=2
μm, C: Bars=0.5 μm; B, D: TEM images of chloroplast structure in
T113 mutant plants; B: Bars=2 μm, D: Bars=0.5 μm; CP: chloro-
plast; Thy: thylakoid lamellae; OB: osmiphilic body; Sampling at
2-leaf stage.

图 6 野生型和突变体中叶绿素生物合成相关基因的荧光定量 PCR分析
Fig. 6 Quantitative RT-PCR analysis of genes associated with chlorophyll biosynthetic in wild type and T113 mutant
第 8期 何旎清等: 一个新的水稻黄绿叶突变体的遗传分析及突变基因的精细定位 1161



图 7 野生型和突变体中叶绿体发育相关基因的荧光定量 PCR分析
Fig. 7 Quantitative RT-PCR analysis of genes associated with chloroplast development in wild type and T113 mutant

图 8 水稻叶色基因在第 2染色体上的精细定位
Fig. 8 Fine mapping of the putative gene on chromosome 2 in rice

表 4 T113图位克隆的引物序列
Table 4 Primers used in map-based cloning of T113
标记
Marker
正向引物
Forward sequence (5′3′)
反向引物
Reverse sequence (5′3′)
In2-13 GGAAGCTTCAGCCTCACG GGTTATACAACGGCGGATCT
In2-14 AGTGAAATTTGAGCCCAACG TAAAAGCAAAGGCCGAAAAA
SSH21 GTTCACAGAAGACGCCACA TTTGTTGGGTGGATGGAGT
SSH18 TGAAACGGAGGGAGAAGTA CAAAGGGGACCAAACATTA
JX15 TTTCGTGTTGGGTGAGCA TCCACTCTACTTCCACCT
CX2 ACCAAAAACCAACAAAAT CTCAGCGACATCAAACGA
JX18 AGAGTTCAAATCCAATAGCAAA ATGTGGTGGTTATGTTGGGAAG
SH14 AATCACAACTCGCAAACAA GACGGTGCGAAGTTCTATT
JX7 CCTCAGAATCGCTCCTAT ACTTAGCAGATGCCCAAT

目前在水稻第 2 染色体已经报道了一些与叶色
有关的基因, 如 Cga1[29]、OsGluRS[30]、Zebra524[31]、
Abc1[32]等。本研究利用 T113/N22 的 F2作为定位群
体, 将突变基因定位在第 2 染色体长臂 Indel 标记
CX2和 JX18之间, 2个标记之间的物理距离约为 79
kb, 此区间包含 12个预测基因, T113突变体有可能
1162 作 物 学 报 第 41卷


是由一个新的叶色基因突变引起的。在该定位区间
内, Os02g0744900含有 FAD结构域, 编码香叶基香
叶基还原酶, 在植物中, 香叶基香叶基焦磷酸是类
胡萝卜素、赤霉素、维生素 E和叶绿素的合成前体[33]。
胡萝卜素与叶黄素组成类胡萝卜素, 在光合作用中
有吸收和传递光能以及保护叶绿素的功能 ;
Os02g0745000编码一个 ATP酶, ATP酶催化 ATP水
解为 ADP 和磷酸根离子, 释放能量, 光合作用及叶
绿素合成等过程都需要消耗 ATP。ATP 水解还与一
些离子转运过程相关。例如, 钠钾 ATP 酶水解能够
使钠离子运出细胞, 同时钾离子被运入[34]。而草莓
白化植株的矿质元素含量测定发现, 白化植株具有
较高的 K+含量[35]; Os02g0745400编码糖基转移酶。
植物内源激素不仅是植物生长发育及信号应答的重
要参与者, 同时也是影响叶色的因素之一。在小麦
花药和子房培养时添加吲哚乙酸和 BA, 能够降低
白化植株的出现率[36]。糖基转移酶能调节植物激素
的含量。在赤豆(Vignaangularis)中克隆出一个能够
特异催化反式脱落酸的糖基化的糖基转移酶 [37]。
Os02g0745700编码 SUR2类似鞘脂类羟化酶, SUR2
催化二氢鞘氨醇转化为植物鞘氨醇[38]。鞘氨醇属于
鞘脂类, 为细胞膜组成成分之一。但哪一个基因是
T113 突变体的候选基因, 仍需进一步研究, 并探究
最终候选基因的功能, 将该叶色基因应用到育种、
光合系统功能、结构及其调控机制等更广泛的研究
领域中。
4 结论
黄绿叶突变体 T113叶片在水稻生长的整个生育
期均表现黄绿色。与野生型相比, T113 光合色素含
量降低, 且不受温度影响, 抽穗期推迟一周。株高降
低, 仅为野生型的 69%, 穗长变短, 每穗着粒数、结
实率及千粒重均显著减少, 其他性状如剑叶长、剑
叶宽、分蘖数也存在不同程度的差异。T113黄化叶
片中的叶绿体类囊体排列较为疏松, 且出现更多嗜
锇体, 其叶绿素合成和质体发育相关基因表达量发
生改变。T113的突变性状由 1对隐性核基因控制。
利用 T113/N22的 F2作为定位群体, 将突变基因定位
在第 2染色体长臂 Indel标记 CX2和 JX18之间 79 kb
的物理距离内, 此区间内包含 12个预测基因。
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