水稻早衰突變體esl6的鑒定與基因定位.pdf

1、葉片是植物光合作用的主要器官，其衰老是植物生長發(fā)育的最后階段。葉片衰老并不是表面看到的那樣，僅僅是黃化、枯死，其是一種受遺傳和外界因子（如日照、病害、高溫、低溫、水澇和干旱等逆境）影響的高度程序化的過程，是植物生命科學研究的熱點問題之一（Yoshida,2003）。水稻一旦早衰，其產(chǎn)量和品質(zhì)都會受到嚴重影響，研究表明，如果正常成熟期功能葉壽命延長1 d，理論上可使水稻增產(chǎn)2％，實際增產(chǎn)1%左右（劉道宏，1983）。在葉片的衰老過程中，細

2、胞結(jié)構(gòu)、新陳代謝、基因表達調(diào)控等都發(fā)生了許多變化。從分子和遺傳水平研究衰老的調(diào)控機制，克隆水稻早衰調(diào)控基因以及對其進行功能研究，并對早衰現(xiàn)象進行改良，是提高水稻產(chǎn)量、改善品質(zhì)的有效途徑之一。本研究通過EMS（ethyl methane sulfonate）處理秈型恢復系縉恢10號（Oryza sativa L.ssp. indica）獲得一個新的早衰突變體，暫命名為early senescence leaf6(esl6)。本研究以縉恢1

3、0號為野生型對照，對突變體esl6的形態(tài)特征和農(nóng)藝性狀等進行了調(diào)查分析；利用透射電鏡等儀器和技術(shù)，對突變體進行了細胞學觀察等研究；配制西大1A/esl6的定位群體，對esl6進行了基因定位。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在4葉期之前，esl6與野生型相比無明顯變化，之后，esl6的葉片發(fā)育完整后，葉尖部即黃化早衰，基部則保持正常的綠色，該現(xiàn)象一直持續(xù)到開花期，灌漿成熟期，esl6的整個葉片均黃化早衰，野生型植株在相同時期內(nèi)則一直保持

4、綠色。農(nóng)藝性狀分析發(fā)現(xiàn)，esl6的株高極顯著低于野生型，進一步分析發(fā)現(xiàn)，esl6的穗長顯著下降；倒1和倒2節(jié)間則極顯著降低；倒3和倒4節(jié)間則顯著升高。此外，劍葉、倒2葉和倒3葉的葉片長度均顯著變短，葉片寬度除劍葉變化未到達顯著差異外，倒2葉和倒3葉的葉寬顯著寬于野生型。esl6的穗實粒數(shù)、一次枝梗數(shù)和二次枝梗數(shù)極顯著低于野生型，有效穗數(shù)、結(jié)實率和千粒重則無顯著變化。⑵與野生型相比，esl6葉尖衰老部位的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率都極

5、顯著降低；而在葉片基部，esl6的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率則都極顯著高于野生型。光合色素含量分析發(fā)現(xiàn)，3葉期和5葉期esl6倒1全展葉、心葉的光合色素含量極顯著高于野生型；與野生型相比，葉尖衰老部位 esl6的光合色素含量極顯著降低，葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量分別降低了68.74%、63.73%、67.99%和57.63%；esl6葉片基部的光合色素含量則極顯著升高，葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量分

6、別升高了16.04%、36.96%、19.32%和18.82%。⑶esl6葉尖部和葉基部的過氧化氫（H2O2）、超氧陰離子（O2-）、羥基自由基（·OH）的含量都極顯著高于野生型，其中，葉尖部分別升高了99.67%、56.2%、119.33%；葉基部分別升高了37.54%、34.17%、46.45%。與野生型相比，esl6葉尖部的過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）的活性分別升高了50.28%、199.8

7、3%、54.48%，都達到極顯著的差異水平；esl6葉基部過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）的活性分別下降了17.5%、45.57%，分別達到顯著差異水平和極顯差異著水平；esl6葉基部超氧化物歧化酶（SOD）的活性則沒有變化。⑷透射電鏡下觀察，esl6葉基綠色部位無明顯變化，葉尖衰老部位的細胞形狀無變化，但細胞結(jié)構(gòu)遭到嚴重破壞，主要表現(xiàn)為細胞膜破裂、液泡變大和細胞器不完整；葉綠體結(jié)構(gòu)不規(guī)則，基質(zhì)類囊體破裂，無完整的基粒片層，含

8、有較多淀粉粒。⑸淀粉染色發(fā)現(xiàn)，與野生型相比，3葉期esl6的葉片無明顯差異，5葉期esl6的倒1全展葉的顏色更藍，心葉差異不明顯；esl6中淀粉、葡萄糖、蔗糖含量分別升高了239.45%、40.03%、53.42%，與野生型相比都達到極顯著差異水平，而果糖含量沒有顯著差異。⑹遺傳學分析表明，該突變體受一對隱性核基因調(diào)控。利用286株西大1A∕esl6的F2隱性定位群體，最終將ESL6定位在第9染色體Indel標記Sind09-3和Sin