水稻淡绿叶突变体pgl3的遗传分析与精细定位
[目的]对水稻叶色淡绿转绿突变体pgl3进行遗传分析与基因定位，为水稻质体发育与叶绿素分子合成的分子机制的阐明奠定基础。[方法]将水稻淡绿转绿突变体pgl3与02428杂交，构建F2群体，选择极端个体定位基因PGL3，通过聚丙烯酰氨凝胶电泳和加密标记定位目的基因。[结果]淡绿转绿突变体pgl3是用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变籼稻‘南京11’的后代中筛选得到的。经鉴定可稳定遗传，3叶期期前叶片淡绿伴有白条纹，之后逐渐转绿，4叶期后，pgl3叶色完全变绿，与野生型没有差异。在3叶期光合色素含量的测定数据表明， pgl3的叶绿素含量例如叶绿素a,叶绿素b和类胡萝卜素的含量均较野生型明显下降，经遗传分析表明，突变体的性状是受1对隐性核基因的控制。利用pgl3/02428 F2群体，现将该突变基因定位在第3染色体长臂上标记I3-12和N3-22之间大约100kb范围内。[结论]遗传分析显示此水稻淡绿转绿叶突变体pgl3的性状受1对隐性核基因控制，现将基因定位于第3染色体的长臂上的100 kb区间内。pgl3的发现对于叶绿体的生长发育过程和结构功能的研究展开新思路。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 2
1 材料与方法 4
1.1 植物材料4
1.2 植株表型的鉴定 4
1.3 遗传分析 4
1.4 光合色素含量的测定4
1.5 透射电镜观察叶绿体结构4
1.6 植物总DNA的提取4
1.7 InDel引物的设计5
1.8 PCR反应5
1.9 PCR产物的检测 5
1.10候选基因及质体发育与叶绿素合成相关基因表达水平分析5
2 结果与分析6
2.1 野生型与突变体表型对比6
2.2 突变体性状的遗传分析6
2.3 pgl3光合色素含量7
2.4 野生型与突变体透射电镜7
2.5 pgl3的精细定位8
2.6定位区间内候选基因8
2.7候选基因及相关定量结果9
3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
讨论 11
致谢 11
参考文献 11
附录1 13
附录2 13 水稻淡绿转绿突变体pgl3的遗传分析与精细定位
金善宝实验班（植物生产类） 兰杰
引言
引言
叶片是植物主要的光合作用器官，叶绿体不仅进行光合作用，也合成叶绿素、淀粉、脂肪酸、糖类、氨基酸和核苷酸 [1]。水稻叶片颜色的变化与叶片中叶绿素代谢和叶绿体发育等有关。水稻叶色变异将会造成水稻减产，作为水稻中比较常见的一种变异类型，有一些突变体表现出滞绿的表型[2]。还有一些表现为黄化、白化、苍白、滞绿、条纹以及病斑等且多发生在苗期。有一些突变体在生长到一定阶段后才出现斑点和早衰[3]等突变性状。水稻叶色既是重要的表型又通过影响光合作用影响水稻产量，因此阐明其形成的分子机制十分重要。随着近年来功能基因组学的兴起和分子标记等技术的应用，研究者成功定位了超过130个基因，并至少克隆了36个基因。在高等植物中参与叶绿素合成途径中的关键基因突变都有可能影响叶绿素的正常形成，从而引起叶色的变化。现在所有关键酶基因已经全部被鉴定出来，其中水稻中也定位出了多个控制水稻叶色突变相关的基因已经克隆出来的也有很多如表一（表1）。这些研究有助于进一步揭示光合系统参与生理生化的作用机制基因的功能和生化作用，为清楚叶绿体调控机制和水稻分子育种[4]，展开新线索，此外，叶色变异出现在苗期，但后期不影响植株生长发育和产量的叶色突变体，可应用于两系杂交育种提高了真杂交种纯度。
从‘南京11’甲基磺酸乙酯EMS诱变籼稻的后代中筛选获得1个淡绿转绿的叶色突变体pgl3?。经鉴定可稳定遗传，3叶期期前叶片淡绿伴有白条纹，之后逐渐转绿，4叶期后，pgl3叶色完全变绿，本实验即对pgl3?进行了基因定位并进行了遗传分析、生理生化分析，对质体发育与叶绿素合成等相关基因的表达做了定量分析等，希望能对控制叶色突变体性状的基因进行定位和功能分析，从而阐明叶绿体的生理生化机制，从分子层面揭示叶色突变体的目的基因是如何控制水稻叶色改变的。
表1 已报道的水稻叶色突变基因
Table 1 Mutant genes for leaf color in rice
类型
Type
基因符号
Gene symbol
表型特征
Phenotype
主要参与反应
Involved in response
白化
a l1， a l2， al3， al4， a l5， a l6 ( t )， al7 ( t )， a l8， al9 ( t )， a l10，al11， al12
苗期叶色完全白化， 只能存活8~ 10 d
叶绿素代谢；叶绿体形成
失绿
chl， ch l2， ch l3， chl4， chl5， chl6， chl7， chl8， chl9， chl10， OsCHLH
黄绿色叶片， 或在苗期表达， 或整个生育期都表达
类胡萝卜素合成；叶绿素合成
亮绿叶
bg1
绿色
叶绿体形成，叶绿素代谢
细条纹
fs1， fs2
苗期叶片边缘和顶部呈现白色小斑点和白绿相间斑点
响应温度变化，影响叶绿素合成与代谢，影响叶绿体形成
灰绿叶
fgl ( f l )
苗期叶片边缘呈发白的黄色， 分蘖期变成小斑点
叶绿素合成
温度降低引起叶色变化
chs1( t)， ch s2( t)， ch s3(t)， chs4(t)
苗期叶子萎黄
叶绿素合成与代谢
浅绿色叶片和花絮
lgp
花序和叶片呈浅绿色
叶绿素合成
卷叶伴有细条纹
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 2
1 材料与方法 4
1.1 植物材料4
1.2 植株表型的鉴定 4
1.3 遗传分析 4
1.4 光合色素含量的测定4
1.5 透射电镜观察叶绿体结构4
1.6 植物总DNA的提取4
1.7 InDel引物的设计5
1.8 PCR反应5
1.9 PCR产物的检测 5
1.10候选基因及质体发育与叶绿素合成相关基因表达水平分析5
2 结果与分析6
2.1 野生型与突变体表型对比6
2.2 突变体性状的遗传分析6
2.3 pgl3光合色素含量7
2.4 野生型与突变体透射电镜7
2.5 pgl3的精细定位8
2.6定位区间内候选基因8
2.7候选基因及相关定量结果9
3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
讨论 11
致谢 11
参考文献 11
附录1 13
附录2 13 水稻淡绿转绿突变体pgl3的遗传分析与精细定位
金善宝实验班（植物生产类） 兰杰
引言
引言
叶片是植物主要的光合作用器官，叶绿体不仅进行光合作用，也合成叶绿素、淀粉、脂肪酸、糖类、氨基酸和核苷酸 [1]。水稻叶片颜色的变化与叶片中叶绿素代谢和叶绿体发育等有关。水稻叶色变异将会造成水稻减产，作为水稻中比较常见的一种变异类型，有一些突变体表现出滞绿的表型[2]。还有一些表现为黄化、白化、苍白、滞绿、条纹以及病斑等且多发生在苗期。有一些突变体在生长到一定阶段后才出现斑点和早衰[3]等突变性状。水稻叶色既是重要的表型又通过影响光合作用影响水稻产量，因此阐明其形成的分子机制十分重要。随着近年来功能基因组学的兴起和分子标记等技术的应用，研究者成功定位了超过130个基因，并至少克隆了36个基因。在高等植物中参与叶绿素合成途径中的关键基因突变都有可能影响叶绿素的正常形成，从而引起叶色的变化。现在所有关键酶基因已经全部被鉴定出来，其中水稻中也定位出了多个控制水稻叶色突变相关的基因已经克隆出来的也有很多如表一（表1）。这些研究有助于进一步揭示光合系统参与生理生化的作用机制基因的功能和生化作用，为清楚叶绿体调控机制和水稻分子育种[4]，展开新线索，此外，叶色变异出现在苗期，但后期不影响植株生长发育和产量的叶色突变体，可应用于两系杂交育种提高了真杂交种纯度。
从‘南京11’甲基磺酸乙酯EMS诱变籼稻的后代中筛选获得1个淡绿转绿的叶色突变体pgl3?。经鉴定可稳定遗传，3叶期期前叶片淡绿伴有白条纹，之后逐渐转绿，4叶期后，pgl3叶色完全变绿，本实验即对pgl3?进行了基因定位并进行了遗传分析、生理生化分析，对质体发育与叶绿素合成等相关基因的表达做了定量分析等，希望能对控制叶色突变体性状的基因进行定位和功能分析，从而阐明叶绿体的生理生化机制，从分子层面揭示叶色突变体的目的基因是如何控制水稻叶色改变的。
表1 已报道的水稻叶色突变基因
Table 1 Mutant genes for leaf color in rice
类型
Type
基因符号
Gene symbol
表型特征
Phenotype
主要参与反应
Involved in response
白化
a l1， a l2， al3， al4， a l5， a l6 ( t )， al7 ( t )， a l8， al9 ( t )， a l10，al11， al12
苗期叶色完全白化， 只能存活8~ 10 d
叶绿素代谢；叶绿体形成
失绿
chl， ch l2， ch l3， chl4， chl5， chl6， chl7， chl8， chl9， chl10， OsCHLH
黄绿色叶片， 或在苗期表达， 或整个生育期都表达
类胡萝卜素合成；叶绿素合成
亮绿叶
bg1
绿色
叶绿体形成，叶绿素代谢
细条纹
fs1， fs2
苗期叶片边缘和顶部呈现白色小斑点和白绿相间斑点
响应温度变化，影响叶绿素合成与代谢，影响叶绿体形成
灰绿叶
fgl ( f l )
苗期叶片边缘呈发白的黄色， 分蘖期变成小斑点
叶绿素合成
温度降低引起叶色变化
chs1( t)， ch s2( t)， ch s3(t)， chs4(t)
苗期叶子萎黄
叶绿素合成与代谢
浅绿色叶片和花絮
lgp
花序和叶片呈浅绿色
叶绿素合成
卷叶伴有细条纹
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