水稻叶缘白化突变体mal的遗传分析与基因定位

【摘要】水稻产量的95%来自其叶片的光合作用,而叶片是水稻光合作用的主要器官,叶色相关基因的突变会改变水稻叶绿体的结构和功能,对光合作用产生影响,故而通过对水稻叶色突变体的研究有助于提高水稻产量,改善水稻品质,在水稻育种上具有重要的理论意义和实践价值。本研究报道了一个水稻叶缘白化突变体mal(marginalalbinoleaf)来源于优良恢复系缙恢10号{OryzasativaL.ssp.indica)的EMS诱变群体,经过多代自交观察,其突变性状遗传稳定。本文对该突变体进行了形态学鉴定、光合色素含量分析、细胞透射电镜分析等研究,并对mal进行了遗传分析和精细定位。主要结论如下：1mal的表型鉴定突变体mal从苗期开始叶片边缘就呈现白化,一直持续到成熟,抽穗后,mal的三片功能叶的白化面积自上而下依次增大,即剑叶白化部分最少。mal突变体与野生型相比,植株显著变矮,表现为各节间的长度均显著变短。mal突变体叶片也明显变窄,倒二叶和倒三叶的长度也显著变短。此外,mal突变体的有效穗数、每穗粒数、每穗实粒数、千粒重与对照相比均显著降低,而结实率和主穗长则没有明显变化。2光合色素含量分析为了研究mal突变体叶绿素含量的变化,我们在苗期和抽穗期分别测定了野生型和mal突变体的叶绿素含量。结果表明,在苗期,mal突变体与野生型相比,各光合色素含量均极显著降低。抽穗期,与野生型相比,mal突变体剑叶和倒二叶各光合色素含量无明显差异,倒三叶各光合色素含量极显著降低。此外,与野生型相比,mal突变体倒二叶边缘、倒三叶边缘各光合色素含量均极显著降低,而倒二叶中部、倒三叶中部无显著差异。3光合特性和荧光动力学参数的测定与野生型相比,突变体mmal的初始荧光(Fo)、表观光合电子传递速率(ETR)没有差异,光适应下的最大量子产额Fv’/Fm’、非光化学猝灭效率(qN)均极显著高于野生型,表明突变体PSⅡ反应中心光能转换效率和原初光能捕获效率较高,但是其天线色素吸收的光能大部分以热形式散失导致其光能利用率较低。光合特性比较表明,突变体mal的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)极显著低于野生型,而细胞间CO2浓度(Ci)极显著高于野生型,蒸腾速率(Tr)与野生型无差异。光合色素是植物进行光合作用的必要条件,mmal光合色素均极显著降低可能导致净光合速率降低,引起光合作用原料CO2和H20积累,从而最终导致细胞间CO2浓度升高。4细胞结构分析采用透射电镜分别对分蘖期的野生型和突变体的叶片叶肉细胞进行观察分析,结果表明野生型和mal突变体叶片绿色部分叶肉细胞发育完全,细胞器均匀分布,叶绿体规则地贴壁分布,完整的被膜包裹,基质浓厚,基质片层有序排列。而mal突变体叶片白色部分的叶肉细胞发育严重不良,叶肉细胞内大部分中空,无明显完整的细胞器,叶绿体内部基本完全降解。5mmal的遗传分析用表型正常的不育系西农1A与mmal杂交,F1表型正常,说明该突变体受隐性基因控制。F2代群体中出现明显的分离,分别表现双亲性状,其中正常单株4102株,mal突变单株1325株。经卡方测验,正常株：突变株符合3：1分离比(χ2=0.69<χ20.05=3.84),表明mal突变体受隐性单基因控制。6MAL基因的精细定位选用400对均匀分布于12条染色体上的SSR标记对亲本西农1A和mal进行多态性分析,结果发现位于第8染色体的SSR标记(?)RM1376、RM310、RM6429和RM7027与mal突变位点表现连锁,因此将MAL基因定位在标记RM310与RM6429之间。在两标记间进一步设计了4对SSR引物和30对InDel引物,其中M22和ID27在两亲本间表现出多态性,最终将MAL定位在SSR标记M22和InDel标记ID27之间,遗传距离分别为0.22cM和0.73cM,物理距离为171kb。根据gramene网站提供的基因注释信息(http:www.gramene.org/Oryza_sativa/Location),在定位的171kb区域内共有预测基因33个。
【作者】马娇；
【导师】何光华；
【作者基本信息】西南大学，作物遗传育种，2014，硕士
【关键词】水稻(OryzasativaL.)；叶缘白化突变体；遗传分析；基因定位；

【参考文献】
[1]刘建华.高性能背衬材料在1-3复合型宽带换能器中的应用[D].哈尔滨工业大学,凝聚态物理,2014,硕士.
[2]张蕊.基于城市社区理念下县域旅游社区空间体系的构建[D].西安外国语大学,人文地理学,2014,硕士.
[3]秦志杰,李钊.超导石墨烯-正常石墨烯结中的近邻效应[J].河南科技大学学报(自然科学版),2011,04:65-70+111-112.
[4]文柳.基于生活形态的女性游客旅游偏好研究[D].湖南师范大学,旅游管理,2014,硕士.
[5]项瑜.耳穴叠加得肤宝治疗寻常型银屑病疗效观察及机制探讨[D].广州中医药大学,中医外科学,2014,博士.
[6]何玉珠.吉兰—巴雷综合征临床特点及免疫球蛋白对不同诱因引起的吉兰—巴雷综合征的治疗效果[D].河北医科大学,神经病学（专业学位）,2014,硕士.
[7]田鹏鹏.水墨艺术在动画造型创作中的应用研究[D].西北大学,美术学,2013,硕士.
[8]陈国华.手性药物分子结构表征及定量构效关系研究[D].重庆大学,2010.
[9]崔赟.城乡统筹视角下的新型居民社会养老保险制度研究[D].上海交通大学,公共管理,2013,硕士.
[10]刘素洁,严建军,周良晓.石墨烯的现状和展望[J].工业计量,2015,S1:141-143.
[11]李娟.活血祛痛方配合消炎散治疗气滞血瘀型跟痛症的临床研究[D].湖南中医药大学,中医骨伤科学,2014,硕士.
[12]张晔.优化盐城“新工人阶层”务工环境研究[D].苏州大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[13]张水.混杂纤维/水泥复合材料的制备与性能研究[D].济南大学,材料学,2012,硕士.
[14]孙艳伟.基于ARM控制的电阻焊电源研究[D].南昌航空大学,控制工程（专业学位）,2013,硕士.
[15]何娜.《世说新语》量词研究[D].扬州大学,语言学及应用语言学,2011,硕士.
[16]毛福群.三峡库区重庆段城镇供水可持续发展研究[D].重庆大学,建筑与土木工程,2003,硕士.
[17]刘树枫.中国寿险企业经营风险研究[D].西安建筑科技大学,企业管理,2004,硕士.
[18]李澍森,陈晓燕,吴彦皎,田景辅,杨玉敏,张珞群.多回平行输电线路参数带电测量[J].电力系统自动化,2009,22:84-87+97.
[19]陈靖,李增智,王云岚,朱海萍.面向电子政务的决策支持系统设计与实现[J].空军工程大学学报(自然科学版),2003,02:62-66.
[20]曾义方.导航星全球定位系统(GPS)的发展和应用[J].电信工程技术与标准化.1994(02)
[21]陈越.基于Web服务的高校教务管理系统的设计和实现[D].苏州大学,计算机应用技术,2003,硕士.
[22]殷占新.凋亡相关基因Fas和FasL在胰腺癌中的表达[D].中国人民解放军军事医学科学院,免疫学,2003,硕士.
[23]雷锦玉.内地西藏班（校）教育政策成效研究[D].西南大学,教育学原理,2014,硕士.
[24]卫志农,陈胜,孙国强,王丹,孙永辉.含多类型分布式电源的主动配电网分布式三相状态估计[J].电力系统自动化,2015,09:68-74.
[25]杨坤.双重身份的建构—爵士乐与非裔美国人（1920-1979）[D].四川外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[26]叶鹏.若干过渡金属及氧化物气相离子活化低碳烷烃的理论计算[D].湖北大学,物理化学,2011,硕士.
[27]杨艳红.陕甘宁边区农业劳动互助研究[D].延安大学,中共党史,2014,硕士.
[28]吴朋.大型超临界机组先进控制策略研究[D].重庆大学,2006.
[29]张利宽.超声波辅助提取发芽糙米中黄酮的研究[D].吉林农业大学,粮食、油脂及植物蛋白工程,2012,硕士.
[30]臧坤.Brd2在3T3-L1前脂肪细胞向脂肪细胞分化过程中的作用及机制研究[D].复旦大学,分子医学,2012,博士.
[31]王雅.吴君如电影表演艺术研究[D].重庆大学,戏剧与影视学,2014,硕士.
[32]胡小青.儿童精装书生产线总体及配页机检测系统设计[D].西南交通大学,机械电子工程,2013,硕士.
[33]陈福南.高效液相色谱—化学发光分析研究[D].西南大学,2008.
[34]唐亚平.陕西省耕地数量质量时空变化与粮食生产保障研究[D].西北大学,自然地理学,2014,博士.
[35]朱国栋.中国区域二氧化碳排放与经济增长关系的实证研究[D].哈尔滨工业大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[36]林潇琪.976例少数民族中学生学习压力问卷编制及相关研究[D].贵州师范大学,应用心理学,2014,硕士.
[37]张露.基于AHP法和模糊综合评价法的商标价值评估[D].河北大学,资产评估（专业学位）,2014,硕士.
[38]刘保杰,王艳,殷天明.电动汽车电池管理系统[J].电气自动化,2010,01:60-62+81.
[39]谢诗雨.论环境艺术设计在长株潭“环境友好型社会”建设中的运用与价值[D].湖南师范大学,美术学,2013,硕士.
[40]邢寒.掳日中国劳工殉难者遗骨送还问题研究[D].渤海大学,世界史,2013,硕士.
[41]秦海丽.IL-13、IL-17在溃疡性结肠炎发病机制中的作用[D].山西医科大学,内科学,2013,硕士.
[42]冯素春,任文华,陈曼雅,彭万敬.基于双芯光纤滤波器和非线性偏振旋转效应的多波长光纤激光器[J].中国激光,2014,06:141-146.
[43]毛良伟.交链孢Alternaria sp.酸性木聚糖酶基因在毕赤酵母的表达及酶学性质研究[D].湖北大学,生物化学与分子生物学,2011,硕士.
[44]黎健明.成年单纯性肥胖的中医证治文献研究[D].广州中医药大学,针灸推拿学,2013,硕士.
[45]于清波.玻璃酸钠对膝骨关节炎关节液MDA、SOD含量的影响及临床疗效解析[D].河北医科大学,外科学,2014,硕士.
[46]记者李东周.石墨烯产业技术创新联盟成立[N].中国化工报,2013-07-16002.
[47]陆春伟.蚁群算法在钕铁硼氢粉碎控制系统中的应用[D].内蒙古科技大学,控制理论与控制工程,2014,硕士.
[48]李卉.融资融券模式下市场中性策略的实证研究[D].首都经济贸易大学,数量经济学,2013,硕士.
[49]郭伟严.YZ-4第四代游泳模拟打腿训练器材的研制与应用[D].山东体育学院,体育教育训练学,2012,硕士.
[50]张会杰.基质固相分散萃取毛细管区带电泳在测定黄酮和人参皂苷中的应用[D].吉林大学,分析化学,2014,硕士.