两个新的水稻叶色突变体形态结构与遗传定位研(2)

224 中 国 农 业 科 学 43卷

chromosome, 9.6 cM from marker RM1331, named st9(t)(stripe) here, and the yellow leaf mutant was controlled by another recessive nuclear gene, mapped on the short arm of rice chromosome 3, within the interval between markers RM411 (1.2 cM) and RM8202 (5.1 cM) named chl12(t) (Chlorophyll-deficit). 【Conclusion】 The two novel mutant genes were mapped, which laid a good foundation for fine mapping, cloning and functional analysis of the mutant genes.

Key words: rice; white stripe-leaf mutant; yellow-leaf mutant; genetic analysis; mapping

0 引言

【研究意义】水稻叶色突变是一种比较常见的突变性状，突变基因往往直接或间接影响叶绿素的合成和降解，从而影响水稻光合作用，造成植株减产甚至死亡。通过叶色突变体来定位和克隆与水稻光合作用相关的新基因，并研究其功能，对阐明光合调控机制和利用基因工程提高水稻的光合能力，培育高光效水稻，从而增加水稻产量具有重要的理论意义和应用价值。另外，水稻叶色突变体还可以作为一种标记性状应用于杂交水稻种子生产[1]。【前人研究进展】叶绿素突变的研究开始较早，在20世纪30年代就有报道，迄今已在水稻[2]、大豆[3]、玉米[4]、大麦[5]、小麦[6]、番茄[7]、烟草[8]等很多植物上均发现了叶绿素突变体。有关水稻叶色突变体的遗传分析和分子定位，国内外有较多报道。已有研究表明，水稻叶色突变性状多受而由显性基因控制或是细胞1对隐性核基因控制[9-18]。

质基因控制的叶色突变性状非常少见[19-20]。水稻叶色突变基因在染色体上的分布比较广泛。目前，第1—8、10及11号染色体上都发现了叶色突变基因。迄今，国内外已经报道了大约70个水稻叶绿素合成缺陷 突变基因[21]。【本研究切入点】本研究利用在育种材料中发现的2个新的水稻叶色突变体，对其进行遗 传分析、主要农艺性状的考察和生理形态的观察。 【拟解决的关键问题】对控制突变性状的基因进行定位，为相关基因的克隆、基因功能研究及育种应用奠定基础。

1.2 主要农艺性状考察与遗传分析

WG206柱头小，不外露，异交率极低。为了更好地在育种上应用，可以通过与高柱头外露材料杂交来培育WG高柱头外露材料。笔者用白色条纹突变体WG206与高柱头外露材料G99B、G60杂交，在沈阳种植。同时，为了提高基因定位的效率，用WG206与黄色突变体YZ138杂交，在北京种植。田间管理同一般大田管理。调查突变株系的株高、生育期等主要农艺性状，并对各杂交组合的F1、F2群体的叶色分离比进行统计分析。 1.3 叶绿素含量的测定

分蘖期时，在相同叶位取突变株和其野生型姊妹系的叶片，剪成2—3 mm细丝，在60—65℃下用95%的乙醇浸泡0.5—1 h，然后用分光光度法进行叶绿素含量的测定[22]。 1.4 突变体电镜观察

扫描电镜观察：灌浆期取突变株和其野生型姊妹系的叶片，剪成0.5 cm×1 cm的矩形小块，放入3%的戊二醛固定液进行固定，然后脱水、干燥、喷漆，最后用扫描电镜（日立S-570）进行叶片横切观察。

透射电镜观察：灌浆期取突变株和其野生型姊妹系的叶片，用刀片切成1 mm×2 mm的矩形小块，其中白色条纹突变体的叶片要分别取白色条纹部分和正常绿色部分，放入3%的戊二醛固定液进行固定，脱水后用环氧树脂进行包埋，然后用超薄切片机莱卡EM UC6进行切片，最后用投射电镜（日立 H-7500）进行叶绿体超微结构观察。 1.5 定位群体构建和DNA的提取

白色条纹突变体WG206与黄色突变体YZ138杂交产生的F2群体作为定位群体，采用CTAB法[23]分单株提取所有叶色突变株的DNA。 1.6 突变基因的定位

取50株白色条纹突变体单株的DNA等量混合，构建WG206 DNA池，同样方法构建YZ138DNA池，利用构建的极端个体DNA池来确定控制突变性状的基因在染色体上的大概目标区段；然后在目标区段内加密SSR标记，分析F2定位群体中的所有185个隐

1 材料与方法

1.1 供试水稻材料

水稻白色条纹叶突变系是在（珍珠粳/8467//辽粳294///B9）后代中选育的保持系95B中分离出来的突变体，经多代自交已经育成稳定的白色条纹叶材料，定名WG206，其野生型姊妹系定名为G206。黄色突变系是在2002年在秋光/Y16B后代中选择的061Z138分离出来，经多代自交已形成稳定的突变系，定名为YZ138，其野生型姊妹系定名为Z138。