植物叶色白化研究进展

植物叶色白化是一类明显和常见的叶绿素缺失突变,在植物光合作用机理、激素生理、核一质基因组相互作用、遗传育种等理论研究和实际应用方面均具有无可替代的价值。主要综述了近年来国内外有关白化突变体与叶绿素合成的关系、影响白化的内外因素、相关基因的克隆以及克服白化的途径等方面的研究进展,旨在为深入研究植物叶色白化突变提供参考。     

高粱EMS诱变及突变体筛选、鉴定

突变率和突变类型是突变体表型筛选和构建饱和突变体库的重要依据。采用不同时间和不同浓度甲基磺酸乙酯(EMS)处理高粱品种BTx623的种子,突变率和突变类型差异较大。突变类型可分为叶色、叶形、穗型、育性及生育期等,变异类型较丰富。根据处理后种子出苗率、结实率和突变率的情况,最终确定20 h+EMS 0.2%为最佳的诱变处理时间和浓度。但构建饱和突变体库,建议采用多浓度多时间处理方式。     

花烛突变体叶色嵌合性状的分化特征与保持方法

以花烛品种‘Sonate’(Anthurium andraeanum‘Sonate’)的叶色嵌合型无菌苗为材料,对顶芽失去嵌合性状的16个单株分别进行单芽培养,观察侧芽及茎基部再生过程中叶色嵌合性状的分化特征;并据此归纳花烛突变体叶色嵌合性状的保持方法。结果表明:处于增殖和生根阶段的花烛突变单株侧芽再生植株的嵌合率分别为25.0%～75.0%和25.0%～66.7%,总的嵌合率分别为48.4%和47.8%,具有嵌合性状的侧芽再生植株均萌发于嵌合叶片的叶腋处;处于生根阶段的突变单株的茎基部也能再生出嵌合植株,嵌合率为33.3%～80.0%,总的嵌合率达到64.7%。研究结果显示:通过单芽离体培养的方法可以解决花烛突变体顶芽叶色嵌合性状消失的问题,且应用侧芽再生(增殖与生根阶段)或基部再生(生根阶段)的方法可以保持突变植株的嵌合性状。     

γ-射线辐射诱导水稻黄化转绿叶色突变体X611的特性研究

利用60Coγ-射线辐照粳稻秀水11愈伤组织,在诱变后代中发现了一份黄化转绿叶色突变体X611,并对其表型特征、温度敏感性、生理特性以及农艺性状进行研究。在较低温度17℃条件下,该突变体X611幼苗叶色呈浅黄绿色;在温度为25℃时,X611幼苗叶色呈黄绿色;温度升高至30℃,突变体叶色转为浅绿色。突变体的这种叶色变化特性说明其叶色性状具有低温敏感性。在不同播种时期,突变体X611幼苗期叶片光合色素含量均较野生型秀水11明显下降;但在抽穗期突变体与野生型叶片光合色素含量相接近,净光合速率也表现出同样的趋势。与野生型相比,突变体X611株高平均值降低;剑叶长、剑叶宽、穗长、有效穗数、穗粒数、结实率和千粒重差异不显著。此叶色突变体农艺性状良好,在水稻育种中有较好的育种利用价值。     

白桦黄叶突变株叶色变化规律及苗高生长特性分析

植物叶色突变体是研究植物光合作用机制、叶绿素生物合成分解途径的理想材料。为了研究白桦T-DNA突变株（yl）叶色与叶绿素含量的关系及yl苗高生长特性,实验以yl突变株为材料,测定其叶绿素与叶色的时序变化规律,分析生长特性。实验结果显示,白桦在生长季的不同发育时期,yl突变株的叶色一直呈现深黄绿色,色度计测定发现其叶片黄色程度及亮度均高于对照株系,叶色参数b*值分布于CIELab系统色拼图的黄色区域;从早春到9月中旬,yl突变株的叶绿素SPAD值一直显著低于对照株系（P<0.05）,该值与a*值呈显著的负相关。yl突变株苗高显著低于对照株系,苗高年生长仅是对照株系均值的35.15%,其速生期内苗高日生长量均值（GD）也显著低于对照株系,是对照株系均值的58.50%,认为苗高生长量的降低是由于T-DNA插入突变影响了叶绿素生物合成的结果。     

玉米黄绿叶突变体表型鉴定及基因初步定位

叶色突变体是研究光合作用及叶绿体发育的重要材料。开展玉米叶色突变体的相关研究,对光形态建成、光合作用、基因功能注释、蛋白质功能及抗逆性机制的阐述具有重要的理论意义。本研究以黄绿叶突变体ygl-F17138为材料,与玉米自交系B73进行杂交,构建F2分离群体,进行遗传效应分析和基因初步定位。遗传分析表明,该突变性状由单个隐性核基因控制,且能稳定遗传。利用BSR-seq结合连锁分析的方法将该基因初步定位在第3条染色体上一个约9.2 Mb的区间内(chr.3:173087201~182203992),查询该区间内已知基因功能注释,未发现类似前人报道的调控黄绿叶性状基因,说明YGL-F17138基因可能是一个控制玉米黄绿叶发育未被挖掘的候选基因。     

水稻T-DNA插入突变体库的筛选及遗传分析

T-DNA标签技术是分离和研究植物功能基因的有效方法,寻找T-DNA插入表型突变体是进一步开展研究的关键所在。文章对以ZH11、ZH15为受体亲本构建的4416份T,代标签系进行了表型鉴定,发现存在拟纯合突变和系内分离突变两种类型,突变表型涉及株高、生育期、叶形、叶色、分蘖力、植株松紧度、穗颈节、穗形、颖花、粒形、类病变、雄性不育、生长极性等14类性状。其中,株高、生育期、叶色、雄性不育有着相对较高的突变频率（超过1％）,株高和叶色的突变频率在品种及年度间表现稳定,而生育期、雄性不育波动较大,表明这类性状的表型易受到环境的影响。通过T1、T2连续世代的共分离分析,筛选出3个与穗部或颖花发育相关的T-DNA插入突变体,为分离相关功能基因奠定基础。随机选择42份有表型突变的标签系,通过质粒拯救和TAIL-PCR的方法分离其侧翼序列,从39个标签系中获得40条序列,其中25条为载体序列,14条与水稻基因组有很好的同源性,BlastN分析结果表明T-DNA有优先整合进植物功能基因内部的特性。     

水稻黄绿叶突变体ygl-63的特征和基因定位

叶绿体的正常发育对于植物至关重要,突变体研究是探明叶绿体发育过程中基因功能的有效途径。叶色突变体已引起人们广泛的关注,通过对各种植物材料的研究,叶色突变的分子机制已取得一定进展,但远未被阐明,尤其在水稻当中。目前,已报道的水稻叶色突变体,主要表现为黄化、白化、亮绿、条斑条纹、温敏变色、转绿和转紫等。该研究使用甲基磺酸乙酯( EMS)处理粳稻日本晴,获得一份遗传稳定的突变体ygl-63,其整个生育期叶片均表现为黄绿色。通过测定ygl-63和野生型苗期叶片的叶绿素含量发现,ygl-63中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量与野生型相比分别下降了31.9％、42.2％和34.1％,同时叶绿素a/b值较野生型增加。这表明叶绿素含量的降低是导致ygl-63黄绿叶突变性状的主要原因,并且叶绿素b的降幅大于叶绿素a。在成熟后调查主要农艺性状发现ygl-63单株有效穗数和结实率分别减少8.9％和8.5％;千粒重增加10.4％;而株高,穗长和每穗着粒数和野生型相比差异并不显著。通过测量微量元素发现,ygl-63种子中的铁和锌含量较野生型显著降低,分别减少85.7％和64.8％。将ygl-63与正常绿色品种明恢63杂交获得F1和F2群体,进行遗传分析发现,ygl-63突变性状受1对隐性基因控制,通过基因定位,将该基因定位到水稻第11染色体长臂的分子标记InDel-3和InDel-5之间约2.4 cM范围内。该基因被认为是一个新的水稻叶色突变基因,暂命名为ygl-63( g)。所得结果为今后对ygl-63( g)基因的进一步研究奠定了基础。     

水稻黄绿叶突变体研究进展

叶绿素是植物光合作用的重要色素,叶绿素的合成决定植物的光合效率,并且直接影响作物的产量和品质。叶绿素的合成及分解代谢是一个非常复杂的过程,在此过程中有较多的基因参与,其中任何一个基因发生突变都有可能影响叶绿素的合成及分解,从而使叶片表现出各种叶色变化或者会影响植物的生长。叶色突变体研究是探明叶绿体发育过程中基因功能的有效途径。因此,发掘和鉴定叶色突变基因,开展与叶绿素相关基因的定位、克隆及功能研究均具有重要的理论意义和应用价值。综述了水稻黄绿叶突变体的研究进展,旨在为研究水稻叶绿素生物合成途径和光合作用机制提供理想的材料,同时还可作为标记性状在杂种优势中进行利用。     

植物叶绿素合成、分解代谢及信号调控

叶绿素(Chlorophyll, Chl)合成是决定植物光合效率的重要性状, 是决定作物产量的重要因素。参与植物Chl合成、分解代谢及信号调控的基因数目众多, 其中任何一个基因发生突变都有可能引起Chl含量的变化, 从而表现为各种叶色异常甚至导致植株死亡。自然或人工创造突变体, 对于Chl相关基因的功能分析非常必要。目前, Chl突变体己广泛应用于基础研究和生产实践。文章就该研究领域内的最新研究进展进行了概述。