一个新的玉米黄绿叶突变体ygl-m的初步研究

在田间选育系谱过程中发现了一份黄绿叶突变体ygl-m,该突变体叶片在苗期自发地表现黄绿色,待植株长到6周大左右植株叶片开始恢复绿色,最后整个植株叶片都恢复正常的绿色。苗期ygl-m与野生型植株B73相比,叶片总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量均显著下降,叶绿素a/b比值显著升高;苗期叶片叶绿体中基粒类囊体片层较少,排列不规则,结构松散。遗传分析表明,突变体ygl-m的黄绿叶表型由隐性单基因控制。本研究将为开展ygl-m基因的分子标记定位和进一步探讨其利用潜力奠定基础。     

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。     

金叶连翘叶片色素含量和解剖结构研究

金叶连翘不同冠层的成熟叶片呈现为不同颜色。以朝鲜连翘深绿色叶为对照,观察金叶连翘冠层上、中、下位叶色,测定其叶片大小和叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及类胡萝卜素含量,同时观察分析叶片横切面解剖结构,旨在阐明叶片色素含量和解剖结构对叶色的影响。研究表明:上层黄色、中层黄绿色、下层浅绿色,黄、黄绿、浅绿色叶总叶绿素含量分别是对照组的0.51%、4.44%和66.47%,均极显著低于对照(P <0.01),但黄绿叶的叶绿素a/b比值显著升高(P <0.05),黄、黄绿叶的总叶绿素/类胡萝卜素比值极显著降低(P <0.01)。黄、黄绿叶的叶绿体发育停滞于单片层时期,类囊体分化程度低,浅绿叶类囊基粒片层肿胀;黄叶细胞器降解,栅栏组织细胞形状难以辨别,黄绿叶上表皮细胞凸起。金叶连翘属于总叶绿素及叶绿素b合成减少型突变体,表现为叶绿素严重缺失,类胡萝卜素相对含量升高;其叶绿体发育停滞,类囊体结构异常,是金叶连翘叶片呈现不同颜色的主要因素,与其叶片解剖显微结构无关。     

水稻黄叶少分蘖突变体yllt1的鉴定及基因定位

采用~(60)Co-γ射线诱变籼稻(Oryza sativa subsp.indica)保持系‘T98B’获得一份兼具黄叶和少分蘖表型的突变体yllt1(yellow leaf and less tillering 1),利用色素含量测定、构建显隐性混池和基因表达量测定等方法从表型和遗传层面对其遗传特征进行分析。结果显示:yllt1苗期叶绿素a和叶绿素b含量为野生型水稻品种‘T98B’的77.78%和60.00%,叶绿体发育异常,缺乏功能性叶绿体类囊体片层;其分蘖盛期的单株分蘖数为野生型的21.43%。遗传分析发现,在突变体yllt1与‘T98B’的杂交F_2群体中,黄叶与少分蘖性状的重组率为0.00%,表明yllt1同时控制叶色与分蘖表型; yllt1呈隐性遗传,受一个细胞核基因独立控制。该研究进一步采用连锁分析法将yllt1精细定位到第11染色体上,经测序分析推断发生了突变的登录号为LOC_Os11g05552的基因是yllt1的目的基因;该基因编码叶绿体前体信号识别颗粒54 kD(cpSRP54)蛋白,其第1外显子的第29位碱基C发生了缺失,将造成其蛋白产物从N-端至C-端氨基酸组成的严重破坏。RT-qPCR分析结果显示,yllt1叶中叶绿素合成基因OsCAO1、OsCAO2与OsNOL等的表达量明显下调;茎中分蘖正向调控基因OsTAC1受到显著抑制,而负调控基因OsTB1与OsDLT的表达量明显增强。研究结果表明cpSRP54同时参与了水稻叶色和分蘖的调控。     

水稻黄叶少分蘖突变体yllt1的鉴定及基因定位

采用⁶⁰Co-γ射线诱变籼稻（Oryza sativa subsp.indica）保持系‘T98B’获得一份兼具黄叶和少分蘖表型的突变体yllt1（yellow leaf and less tillering 1）,利用色素含量测定、构建显隐性混池和基因表达量测定等方法从表型和遗传层面对其遗传特征进行分析。结果显示：yllt1苗期叶绿素a和叶绿素b含量为野生型水稻品种‘T98B’的77.78%和60.00%,叶绿体发育异常,缺乏功能性叶绿体类囊体片层;其分蘖盛期的单株分蘖数为野生型的21.43%。遗传分析发现,在突变体yllt1与‘T98B’的杂交F₂群体中,黄叶与少分蘖性状的重组率为0.00%,表明yllt1同时控制叶色与分蘖表型;yllt1呈隐性遗传,受一个细胞核基因独立控制。该研究进一步采用连锁分析法将yllt1精细定位到第11染色体上,经测序分析推断发生了突变的登录号为LOC_Os11g05552的基因是yllt1的目的基因;该基因编码叶绿体前体信号识别颗粒54 kD（cpSRP54）蛋白,其第1外显子的第29位碱基C发生了缺失,将造成其蛋白产物从N-端至C-端氨基酸组成的严重破坏。RT-qPCR分析结果显示,yllt1叶中叶绿素合成基因OsCAO1、OsCAO2与OsNOL等的表达量明显下调;茎中分蘖正向调控基因OsTAC1受到显著抑制,而负调控基因OsTB1与OsDLT的表达量明显增强。研究结果表明cpSRP54同时参与了水稻叶色和分蘖的调控。     

玉米自交系K10白色叶鞘遗传机理研究

玉米白色叶鞘是重要的遗传研究材料。本研究以玉米白色叶鞘自交系K10为研究材料,对白色叶鞘性状进行了遗传机理初探和基因初步定位。以白色叶鞘自交系K10与多个自交系进行正反交,F1均表现为绿色叶鞘,表明该白色叶鞘性状与细胞质遗传无关,由隐性核基因控制。而F2分离比例均不符合孟德尔遗传分离定律,证明该性状受多基因控制。在拔节期利用透射电镜对F2分离群体中白色叶鞘和绿色叶鞘植株的叶绿体超微结构观察发现,白色叶鞘细胞中完整的叶绿体结构较少,且大多数没有类囊体片层及基粒。绿色叶鞘植株和白鞘植株叶片中叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素含量并不存在显著差异,而K10白色叶鞘中三者含量均低于正常植株叶鞘。利用SSR分子标记技术对白色叶鞘性状进行初步定位,共定位到2个基因位点,分别位于第8(qws8)和第9(qws9)染色体。     

高粱浅绿叶突变体sll1的农艺性状和生理生化特性

通过EMS诱变野生型高粱BTx623种子获得浅绿叶突变体sll1(Sorghum Light-green Leaf 1)。以野生型BTx623为对照,进行成熟期农艺性状调查和苗期生理生化指标测定。结果表明,突变体sll1茎粗和穗柄长与BTx623相比没有显著差异,而株高、穗长、粒数和千粒重均低于BTx623,存在极显著差异,且抽穗期延迟15~20 d。苗期叶片叶绿素测定结果显示,突变体sll1叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均极显著低于BTx623,其中叶绿素b含量只有野生型的1/10,推测该突变体是叶绿素b减少型突变体。突变体sll1蛋白总量显著低于BTx623,但脯氨酸含量以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性均极显著高于BTx623,说明突变体sll1具有较强的渗透调节能力和清除活性氧的能力以维持自身正常生长。     

3个玉米黄叶突变体的光合特性研究

在农业生产中光合作用是作物积累生物量的主要方式,其主要依赖于多种光合色素和完整的叶绿体结构与功能。而玉米叶色突变体对于研究叶绿体发育、提高玉米光合作用能力和产量具有重要意义。以两个玉米自交系郑58(Z58)和B73为对照,对从甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulphonate,EMS)处理后的不同玉米诱变群体中筛选到的2株黄叶突变体yl-1(yellow leaf-1,Z58背景)、yl-2(yellow leaf-2,B73背景)以及从玉米自交系Z58中发现的1株自然黄叶突变体yl-3(yellow leaf-3)等3个表型相似的玉米黄叶突变体的形态特征、光合色素含量、叶绿素合成前体物质含量进行了比较研究。结果表明,与对照相比,3个突变体在整个生长周期内均呈现不同程度的黄叶表型、不复绿、植株矮小、发育迟缓;叶片总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量均显著降低(P<0.05),叶绿素a/叶绿素b比值显著升高(P<0.05);不同突变体的各类叶绿素合成前体物质含量有不同程度的降低。3个突变体的黄叶表型可能是由不同基因的突变导致相关四吡咯化合物合成异常引起的。研究结果为定位...     

小麦旗叶黄化转绿突变体的生理分析及细胞学研究

叶色突变体是研究植物光合作用机理的理想材料。该研究以小麦旗叶黄化转绿突变体LF2090及其野生型H_261为材料,对其主要农艺性状、光合色素含量、光合参数和叶绿体超微结构进行比较分析。结果显示:突变体在旗叶黄化期叶绿素b含量显著降低,叶绿体结构基本正常,光合速率无显著变化;在旗叶转绿期,突变体叶绿素b相对含量提高,但各色素含量均显著下降,叶绿体内基粒大部分消失,细胞间CO_2浓度及光合速率均显著下降。研究表明,叶绿素a与叶绿素b间的比例变化导致突变体旗叶叶片颜色发生由黄转绿的变化;突变体LF2090旗叶气孔部分关闭是该突变体光合速率降低和农艺性状较差的主要原因,同时色素含量降低导致叶绿体结构的改变也影响着旗叶的光合效率。     

水稻(Oryza sativa L.)苗期低温白化突变体al12的超微结构与基因定位

水稻苗期低温白化突变是水稻在发育早期对低温胁迫的一种适应性,是一种受发育和温度控制的条件表达,它与其他水稻白化突变有本质的不同.本研究利用便携式叶绿素测量仪测定了白化时期植株的叶绿素含量和用透射电镜观察了叶绿体的结构变化.结果发现叶绿素平均含量仅为1.2(SPAD),而叶绿体也不能正常发育仅有囊泡状结构.通过与9311的正反交实验及子代的分离表现证明该性状受一个隐性核基因的控制.另外利用SSR分子标记技术将该基因定位在第8染色体上,两侧最近的SSR标记RM5068和RM3702分别距基因0.5～1.1 cM和4.9 cM,基因被定位在约6个cM的区间内.我们将该基因暂时命名为al12.     

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。     

水稻（Oryza sativa L．）苗期低温白化突变体all2的超微结构与基因定位

水稻苗期低温白化突变是水稻在发育早期对低温胁迫的一种适应性,是一种受发育和温度控制的条件表达,它与其他水稻白化突变有本质的不同。本研究利用便携式叶绿素测量仪测定了白化时期植株的叶绿素含量和用透射电镜观察了叶绿体的结构变化。结果发现叶绿素平均含量仅为1．2（SPAD）,而叶绿体也不能正常发育仅有囊泡状结构。通过与9311的正反交实验及子代的分离表现证明该性状受一个隐性核基因的控制。另外利用SSR分子标记技术将该基因定位在第8染色体上,两侧最近的SSR标记RM5068和RM3702分别距基因0．5～1．1cM和4．9cM,基因被定位在约6个cM的区间内。我们将该基因暂时命名为all2。     

小麦黄化突变体叶绿体超微结构研究

利用透射电镜对小麦自然黄化突变体及其突变亲本(西农1718)叶片细胞叶绿体的数目、形态及超微结构进行比较分析。结果发现:(1)3种不同黄化程度突变体的叶绿体分布、数目、形状及大小与突变亲本无明显差异;(2)突变体叶绿素含量为野生型58%的黄绿植株与其突变亲本叶绿体超微结构无明显差异,基质类囊体与基粒类囊体高度分化,基粒数目以及基粒片层数目较多;(3)突变体金黄和绿黄植株的叶绿素含量分别为野生型的17%、24%,其叶绿体超微结构与突变亲本明显不同,突变体的叶绿体发育存在明显缺陷,其中突变体金黄植株的叶绿体内无基粒、基质片层清晰可见,有淀粉粒,嗜锇颗粒较多,而突变体绿黄植株的叶绿体内有基粒,但明显少于突变亲本,且基粒片层较少,基质类囊体较发达。结果表明该黄化突变体叶绿体超微结构的改变,是由于叶绿素含量降低造成,推测,该黄化突变是由于叶绿素合成受阻导致的。     

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。     

水稻叶绿素合成缺陷突变体及其生物学研究进展

叶绿素是植物叶绿体内参与光合作用的重要色素,叶绿素合成缺陷突变是一类明显的性状突变,其在理论研究和实际应用方面均具有重要的意义。本文介绍了国内外在水稻叶绿素合成缺陷突变体的发掘、作用机理及其基因定位等方面的研究进展。     

转BpGLK裂叶桦叶色及生长变异分析

通过研究转BpGLK(Bpev01.c0167.g0013.m0001)裂叶桦（Betula pendula ‘Dalecarlica’）生长期内的叶色变异规律,探讨BpGLK抑制表达使植株叶绿素含量降低是否对植株生长产生影响。以2年生的转BpGLK裂叶桦为试验材料,检测外源基因的稳定性及相对表达量,测定叶色参数、叶绿素相对含量及叶绿素含量,分析叶色相关参数的时序变化规律及生长特性。结果显示,外源基因稳定存在于2年生转基因株系的基因组中,且GLK表达量显著下调（P<0.05）;在整个生长期内,RE1～5株系的叶色亮度及叶片黄色程度均显著高于WT株系（P<0.05）,叶绿素相对含量、叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均低于或显著低于WT株系（P<0.05）,但叶绿素a与叶绿素b的比值高于或显著高于WT株系（P<0.05）。转基因株系的苗高生长没有受到显著影响,其中RE4和RE5株系的以上性状均优于其他株系,是后续园林造景推广应用的首选株系。     

一个番茄EMS叶色黄化突变体的叶绿素含量及光合作用

本试验以测序番茄品种‘Heinz 1706’的甲基磺酸乙酯(EMS)诱变所获得的叶色黄化突变体(Y55)为试材,分析了突变体的植株生长、叶片叶绿素含量及光合参数.结果表明: Y55的株高、茎粗、鲜质量均显著降低;叶绿素 a、叶绿素 b 、类胡萝卜素、总叶绿素含量以及叶绿素 a/b均显著降低,Y55叶绿素合成的前体物质含量均显著低于野生型,尤其是粪卟啉原Ⅲ及其后前体物质;且Y55叶片净光合速率、蒸腾速率、胞间CO₂浓度、气孔导度均显著低于野生型,最大光合速率、CO₂饱和点与补偿点、光饱和点与补偿点也显著下降;Y55的PSII最大量子效率显著降低,F_o显著升高,PSII与PSI的光合电子产量和电子传递速率显著降低;Y55处于基态的捕光色素分子、捕光色素分子处于最低激发态的平均寿命均显著降低.表明粪卟啉原Ⅲ的合成受阻可能是黄化突变体Y55叶绿素含量下降的主要原因,黄化突变降低了叶片捕光色素分子数量,影响了叶片的光合作用,进而抑制了植株的生长发育.     

小麦黄化突变体光合作用及叶绿素荧光特性研究

对小麦自然黄化突变体及其突变亲本(西农1718)的叶绿素含量、光合速率及叶绿素荧光动力学参数进行比较分析.结果显示:(1)突变体金黄株、绿黄株、黄绿株的叶绿素含量均显著低于突变亲本,总叶绿素含量分别为突变亲本的17%、24%和58%,表明该突变体为叶绿素缺乏突变体;3个突变体叶绿素a与叶绿素b的比值(Chl a/Chl b)均小于突变亲本,而且突变体叶绿素含量越低,Chl a/Chl b比值越小,说明该突变体Chl a下降幅度大于Chl b.(2)金黄株净光合速率在孕穗期、开花期仅为突变亲本的5.7%、2.4%;绿黄株净光合速率显著低于突变亲本,为突变亲本的57.7%、43.3%;而叶绿素含量仅为突变亲本一半的黄绿株,其净光合速率接近突变亲本,表明该黄化突变体叶绿素含量在一定范围内单位叶绿素含量的光合效率较高.(3)突变体Fo均显著低于突变亲本;金黄株、绿黄株的Fm,Fv,qP,qN显著低于突变亲本;金黄株Fv/Fm比值(0.671)显著低于突变亲本.研究表明,叶绿素含量在一定范围内减少,未引起突变体叶绿素荧光动力学参数(Fo除外)显著改变,而当叶绿素含量较大程度减少时,这些荧光参数会急剧降低.     

菊花黄绿叶突变体不同类型叶片的叶绿素含量和结构特征比较

以菊花黄绿叶突变体-NAu04-1-31为试验材料,测定了黄叶、黄绿叶和绿叶3种不同类型叶片的叶绿素含量,并观察比较了叶片的显微与超微解剖结构.叶绿素含量测定表明:黄叶、黄绿叶的叶绿素含量显著低于绿叶,而黄叶叶绿素a与叶绿素b的比值大于绿叶.叶绿体显微与超微结构观察发现:黄叶细胞内叶绿体形状不规1则,缺乏正常的叶绿体膜结构,无类囊体,无淀粉粒,嗜锇颗粒较多;黄绿叶叶片栅栏组织绿色部分与绿叶的栅栏组织相似,黄色部分与黄叶的栅栏组织棚似,黄色部分的海绵组织中有类似于绿色叶片的海绵组织结构,而绿色部分含有类似于黄叶的海绵组织的结构特征.绿叶细胞内叶绿体较多,形状规则,基粒片层清晰,其内淀粉粒多而大,嗜锇颗粒较少.     

杂种杨无性系的光系统Ⅱ放氧活性、光合色素及叶绿体超微结构对光胁迫的响应

 用氧电极仪、红外CO2气体分析仪及叶绿素荧光仪,结合透射电镜技术对几个杂种杨无性系在光胁迫下的光系统Ⅱ活性、光合色素及叶绿体超微结构进行了测定。随着预处理光强的增加,各无性系叶片的净光合速率和光系统Ⅱ放氧活性明显下降。二倍体无性系B11的光系统Ⅱ最大光化学效率（Fv/Fm）及实际光化学效率［(Fm′-F)/Fm′］高于两个三倍体无性系B346和B342。强光下三倍体无性系B346的非光化学淬灭远高于B342和二倍体无性系B11。叶绿素含量和光合速率没有明显的线性关系,叶绿素a/b含量在自然光胁迫下存在季节变化,受强光胁迫2个三倍体无性系的叶绿素a/b增大。预处理光强PFD超过3 000 μmol photons·m-2·s-1,各无性系的基粒类囊体片层结构遭到破坏,但二倍体无性系的类囊体片层结构受破坏程度较三倍体无性系轻。叶绿体蛋白合成抑制剂（硫酸链霉素,SM）可加剧叶绿体超微结构的破坏。