水稻黄绿叶突变体w08(YGL)基因精细定位与功能分析

文献类型： 中文期刊

第一作者： 蒋家焕

作者： 蒋家焕;魏林艳;朱永生;郑燕梅;崔丽丽;蔡秋华;谢华安;张建福

作者机构：

关键词： 水稻;黄绿突变体;基因定位;分蘖;基因表达

期刊名称： 科学通报

ISSN： 0023-074X

年卷期： 2022 年 030 期

页码： 3580-3594

收录情况： EI ; 北大核心 ; CSCD

摘要： 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.

分类号： S511

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