【目的】对水稻叶色斑马叶突变体进行遗传分析与基因定位，可以为阐明水稻质体发育和叶绿素合成的分子机制奠定基础。【方法】本研究将水稻斑马叶突变体zebra leaf 3与武运梗7号和02428分别杂交，构建F2群体，进行遗传连锁分析。斑马叶突变体zl3材料是籼稻9311经过甲基磺酸乙酯（EMS）诱变所得。剪取3叶期后5和8天的叶片，观察表型。【结果】测定结果表明，zl3基因单碱基的突变导致了苗期淡黄条纹叶的产生，同时伴随着叶绿体发育的异常，叶绿素含量和胡萝卜素含量相比野生型减少。遗传分析之后的结论是此突变性状是由一对隐性核基因控制的。利用zl3/02428 F2群体，可以将该基因定位于第8染色体短臂上标记VF3和VF4之间，区间大小约为58.2kb范围内。【结论】水稻斑马叶突变体zl3突变性状受1对隐性核基因控制，基因定位于第8染色体上58.2kb区间内。zl3的发现旨在为克隆该基因并对研究叶绿体发育过程提供参考。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法3
1. 1 材料 3
1. 2 植株表型的鉴定 3
1. 3 农艺性状的调查4
1. 4 遗传分析4
1. 5 光合色素含量测定 4
1. 6 定位区间内候选基因 4
1. 7 植物总DNA的提取4
1. 8 Indel引物设计 5
1. 9 PCR扩增反应 5
1．10 凝胶检测 5
1. 11 SSR和InDel标记筛选及定位5
2 结果与分析6
2．1 野生型与突变型表型和叶绿素含量对比 6
2．2 野生型与突变型农艺性状对比 6
2．3 突变体性状的遗传分析 7
2．4 野生型和突变体叶绿体的超微结构 7
2. 5 zl3的定位 8
2．5．1 zl3初定位8
2．5．2 zl3精细定位 9
2．6 定位区间内候选基因 9
3 讨论10
致谢11
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参考文献12
水稻斑马叶突变基因zebra leaf 3的精细定位
引言
引言
叶片是植物重要的光合作用器官，而光合作用主要在叶片的叶绿体上完成并对植物的生命活动起着重要作用。叶绿体是叶绿素存在和代谢的载体，也是高等植物进行光合作用的唯一器官，此外叶绿体还是植物激素，脂肪，淀粉等代谢物的合成场所。同时，叶绿体具有自己的遗传物质和体系，并能够进行自我复制。植物叶色是叶绿体中多种色素的综合表现，色素能够充分地反映植物在各个生理阶段的生产能力和生理状态，也决定植物在可见光区域的光谱特征。叶绿素和类胡萝卜素是高等植物叶片中主要的光合色素，两者含量比约为３：１，叶绿素因为吸收大部分的红橙光和蓝紫光却基本不吸收绿光所以呈现绿色；类胡萝卜素则呈现黄色。因为正常生长的叶片叶绿素占主体，所以通常表现为绿色[1]。叶绿素有叶绿素a和叶绿素b两种，叶绿素b是叶绿素a进一步反应后得到的产物。少数特殊状态下叶绿素a是反应中心色素，既能捕获光能又能把光能转化为电能，并具有光化学活性；但多数情况下叶绿素a是天线色素，并不具备光化学活性，只用来吸收和传递光能；叶绿素b主要也是天线色素，参与稳定外围天线复合物和捕获光能[1820]。研究表明正常生长的绿色植物的组织中叶绿素a一般在67%和78%之间，叶绿素是整个生物界能够获得能量、氧气和食物的根本途径，也是所有生物生存和繁衍的重要物质保障。水稻叶色突变体多是由于叶绿体发育异常，亦或是叶绿素合成或代谢受阻所致。叶绿体虽具有半自主性，但自身仅能编码极少部分的蛋白，大部分的功能蛋白仍需核基因编码[21]。这种作用机制非常复杂，需要质核相互协调作用，信息的相互交流[2223]，其中任何一个过程异常都会导致质体发育受阻，最终呈现出叶色的变化。叶色变异是自然或人为诱变造成的一种常见的变异类型，多发生在苗期，叶色表现为条纹、黄绿、浅绿、黄化、白化、斑点等[24]。在小麦[2]、大麦[3]、拟南芥[4]、油菜[5]等植物中均出现叶色突变, 其诱变频率均较高且易鉴定。自然或人为诱变会导致叶绿素合成直接相关或间接相关的基因突变，造成叶绿素合成或降解的过程受阻，结果会导致叶绿体结构异常并影响植株的生长和发育，有些突变体甚至会死亡。因此，叶绿体的改变对植物的生长发育有非常重要的影响。因此鉴定和克隆水稻叶绿体相关的关键基因,具有重要的意义。随着育种工作的不断发展，研究人员认识到叶色突变体具有生产实践和理论研究的应用价值，它既可以是标记性状，又是研究植物叶绿素生物合成、光合作用及光形态建成的理想材料。迄今为止，被子植物中编码叶绿素合成途径相关酶的基因已大部分被鉴定出来（表1）。这其中的一个基因突变都会影响叶绿素的形成。
表1 被子植物中编码叶绿素合成途径相关酶的基因（Beale, 2005）
Table 1 Genes encoding the enzymes in the chlorophyll biosynthetic pathway in angiosperms
步骤
Step
酶
Enzyme
基因名称
Gene name
拟南芥
Arabidopsis
水稻
Rice
1
谷氨酰tRNA还原酶
(Glutanmy tRNA reductase)
HEMA1
AT1G58290
J013000F15
HEMA2
AT1G09940
None
HEMA3
AT2G31250
J013000F15
2
谷氨酸1半醛转氨酶
(Glutamate 1semialdehyde aminotransferase)
(Glutamate 1semialdehyde aminomutase)
GSA(HEML1)

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