一个控制水稻叶色白化转绿及多分蘖矮杆性状基(2)

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作物学报第３８卷

理，也可分为总叶绿素增加型、缺总叶绿素型、缺叶绿素ａ型和缺叶绿素ｂ型【２】。此外，还可根据温度对叶色的影响分类，例如吴殿星等［３１将白化叶色突变体分为高温表达型、低温表达型和温钝型。

叶色突变通常影响植株的光合效率，造成作物减产，过去常被认为是无意义的突变。近年来，叶色突变的应用价值被重新认识，并受到越来越多的关注。在育种工作中，叶色变异可作为标记性状，简化杂交种子生产程序［４１；某些叶色突变体具有特殊的优良性状，为作物遗传育种提供优异的种质资源【５】。在基础理论研究中，叶色突变体是植物光合作用［６】、光形态建成‘７ＪｐＪ，及抗病机制嘲等一系列代谢过程的理想实验材料。

叶色突变可直接或间接影响植物激素的合成，

改变内源激素的含量，并导致突变体表型异常。如

缺乏ＧＡ（赤霉素）的拟南芥白化突变体ｄｘｒ表现为植株矮化【９１。测定叶色突变体内源激素含量，不但可增加对激素合成途径的了解［１０１，还有利于激素生物合

成相关基因的克隆。水稻Ｏｓａｂａｌ突变体叶色灰绿，受干旱胁迫时体内ＡＢＡ（脱落酸）含量增加，Ａｇｒａｗａｌ等［１１１通过正向遗传学方法从中分离到参与ＡＢＡ生

物合成的基因ＯｓＴＡＴＣ。因此，叶色突变体也是激素

生理研究的有用材料。

植物叶色突变的分子机理较为复杂，对其发生机制的推测主要有以下几种观点：（１）叶绿素合成和

降解途径中相关基因的突变［１２－１３］；（２）血红素。光敏

色素生色团生物途径中基因突变［１４１；（３）编码叶绿体蛋白的基因突变【１习；（４）与光合系统无直接关系基因突变‘１６】。目前高等植物的叶色突变机理研究多见于拟南芥，而水稻则明显滞后。已报道的水稻苗期叶色突变基因超过８０个，其中大多数受隐性核基因控制，３０多个已进行了染色体定位，仅有少数几个被克隆（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｈｉｇｅｎ．ｎｉｇ．ａｃｊｐ／ｒｉｃｅｌｏｒｙｚａｂａｓｅｌｔｏｐｌｔｏｐ．ｊｓｐ）。显然，水稻叶色突变机理的研究仍有待深入开展。

白化转绿是叶色白化突变的一个特例，主要表现为苗期白化，随后叶色逐渐转绿，最终叶色恢复正常。已报道的白化转绿突变体超过１０个‘１７’２８１。尽管白化转绿突变体的叶色表型不尽相同，但转绿后

多数农艺性状与野生型相似。本课题组通过空间诱

变获得一株白化转绿突变体ｈｆａ．Ｊ，它与以往报道的不同，除了白化转绿表型外，还伴随多分蘖矮秆等

农艺性状的变化。本研究拟通过农艺和生理性状调查、亚细胞结构观察以及基因定位研究白化转绿突变体ｈｆａ—Ｊ，为水稻白化转绿机制提供部分理论依据。

１材料与方法

１．１水稻材料

２００３年利用返回式卫星搭载美国光身稻品种Ｆｒａｎｃｉｓ干种子于太空飞行１８ｄ（卫星倾斜角度６３０，近地距离和高地距离分别为１７５ｋｍ和３２０ｋｍ，辐射剂量为２．６５６ｍＧｙ）。将空间诱变种子与对照一起萌发，移植Ｍ，代单株，成熟时收获单株主穗，混合主穗种子得到Ｍ：代种子。移植Ｍ２代单株，常规田

问管理，在Ｍ２群体中发现一株白化转绿、多分蘖矮

秆突变体。经过连续４代的自交繁殖获得稳定突变

株系，命名为ｈｆａ．Ｊ。将｜｝；Ｉ向。Ｊ分别与Ｆｒａｎｃｉｓ和０２４２８杂交获得２个Ｆ２群体用于遗传分析。其中ｈｆａ。ｌｘ

０２４２８

Ｆ２群体同时用于突变基因的精细定位，包含３

３１７个单株。

１．２外源赤霉素处理

采用微滴法分析外源赤霉素处理对苗高的影响【２９１。取突变体ｈｆａ．Ｊ和亲本Ｆｒａｎｃｉｓ种子各３０粒，用３％ＮａＣｌ０溶液浸泡消毒３０ｍｉｎ，蒸馏水冲洗３次，３０。Ｃ培养２ｄ。将萌发种子置１％琼脂培养基上，３０＂Ｃ光照培养。在水稻幼苗第２片叶鞘长出２ｄ后，用含１０

ｇＬ－１

ＧＡ３的乙醇溶液处理胚芽鞘，３ｄ后测

量第２片叶鞘长度，求平均值和标准差。对照以ｄｄＨ２０代替ＧＡ３处理胚芽鞘，其余操作同上。

，７

１．３

ｍ淀粉酶活性测定

采用碘熏蒸法测定ｎ一淀粉酶活性【３０１。

制配０．２％马铃薯淀粉和２％琼脂溶液，含１０

ｍｍｏｌＬ－１的ＮａＡｃ和２ｍｍｏｌＬ－１的ＣａＣｌ２，ｐＨ５．３。

高压灭菌，冷却到５０＂Ｃ以下，加入适量氨苄青霉素，

加入ＧＡ３使浓度为１岬ｏｌＬ－１（对照不加ＧＡ３），制备

琼脂平板。种子去壳，用３０％的ＮａＣｌ０表面灭菌３０ｍｉｎ，再用蒸馏水清洗６次。将种子切成两半，无胚的一半垂直放在凝固的琼脂平板上，用封口膜密封培养皿，３０℃黑暗条件下培养４ｄ。用１２蒸汽熏蒸使培养皿中的琼脂平板染色，有淀粉酶分泌的半粒种ｊ子周围由于淀粉的降解而呈现无色透明，没有淀粉酶分泌的则转变为蓝紫色。

１．４

ＩＡＡ和ＧＡ的提取及含量测定

根据Ｄｏｂｒｅｖ的ＨＰＬＣ法ｆ３ｌＪ稍加修改提取和测定

植物激素认Ａ（吲哚乙酸）和ＧＡ。分别从３株六叶期