水稻淡绿叶基因PGL11的鉴定与精细定位

[目的]叶片是水稻进行光合作用的主要场所,叶片颜色的变化与水稻的生长发育直接相关.发掘水稻叶色突变体,是水稻功能基因组学研究的重要遗传基础.[方法]利用EMS诱变日本晴获得一个能稳定遗传的淡绿叶突变体,暂命名为pgl11(pale green leaf 11).在不同生育期测定野生型与突变体的叶绿素含量.在苗期,取野生型与突变体叶片进行叶绿体结构的透射电镜观察.在分蘖期,测定野生型与突变体的光合参数并观察气孔结构.在成熟期,测定野生型和pgl11的主要农艺性状.以pgl11为母本,南京6号为父本构建相应的F2群体,采用图位克隆的方法,对该基因进行定位.[结果]从苗期开始,突变体pgl11的每一片新叶均表现为淡绿色,叶绿素含量显著降低,叶绿体发育异常.随着叶片的生长,叶色由淡绿逐渐转绿,至抽穗期时叶绿素含量亦无明显差异.pgl11还表现光合速率、气孔导度明显下降,胞间CO2浓度上升.扫描电镜观察发现,突变体pgl11的气孔发育异常.与野生型相比,突变体的农艺性状如株高、剑叶宽、二次枝梗数、每穗粒数、粒长、粒宽、千粒重以及结实率等均显著降低.对叶绿素合成、光合作用以及质体发育相关基因的表达量测定表明,突变体pgl11中参与叶绿体转录和翻译相关基因的表达量显著升高,而叶绿素合成和光合作用相关基因的表达量显著下降.遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制.通过图位克隆的方法将该基因定位于第1染色体上的C6和C8标记之间,物理距离约为110 kb.[结论]该定位区间内未见有叶色相关基因报道,推测PGL11基因可能是一个新的水稻叶色基因.