水稻黄绿叶突变体ygl80的遗传分析及基因定位

摘要

叶绿素的生物合成是一个非常复杂的过程，当植物基因组的某些位点发生变异会影响叶绿素的代谢，从而导致植物的叶色发生改变。叶色突变体不仅在研究叶绿素生物合成途径，叶绿体结构、功能、遗传、分化与发育以及细胞遗传转化、基因表达调控等研究中具有重要意义，还可作为形态标记在生产实践中应用。
　　 通过化学诱变水稻品系10079，得到一份黄绿叶突变体ygl80，研究了该黄绿叶突变体的形态特征、农艺性状、生理特性，利用其与正常绿色的原始亲本10079及水稻品系浙辐802的杂交F1、F2代分析了该黄绿叶性状的遗传行为，并利用微卫星标记对该黄绿叶突变基因进行初步定位，再通过InDe1标记对其精细定位。主要结果如下：
　　 1.ygl80黄绿叶突变体的表型特征是；叶色为黄绿色，植株略微矮化，单株分蘖数减少。此突变体从幼苗起整株呈现黄化性状，直至抽穗结实收获都呈现此状。
　　 2.在苗期和孕穗期2个不同的发育期，ygl80光合色素含量较10079都表现为下降，其中叶绿素含量下降76.49％，54.59％，类胡萝卜素含量下降49.42％，41.18％，叶绿素a和叶绿素b的含量分别下降72.29％、49.69％和91.75％、71.74％。
　　 3.对ygl80与2个正常绿色水稻品系所配制的杂交组合进行遗传分析，结果表明所有组合F1代的叶色均表现为正常绿色，F2代正常绿苗和黄绿叶苗的分离比例均符合3:1的期望比，表明该黄绿叶突变性状由1对隐性核基因控制。
　　 4.选取ygl80/浙辐802的F2代作为定位群体，用比较均匀分布于水稻12条染色体上的350对微卫星引物对亲本ygl80和浙辐802的DNA进行SSR分析，然后用在两亲本间表现出多态性的引物扩增绿苗和黄绿叶苗的近等基因池，再用在池中检测到多态的引物扩增F2群体，结果表明该黄绿叶突变基因位于水稻第5染色体长臂上的微卫星标记RM169、RM289与RM430之间，与这三个标记的遗传距离分别为10.9cM、10.9cM和11.9cM。最后，利用水稻基因组数据设计了23对InDel引物，检测结果发现目标基因位于Ch5-163-1和Ch5-164-4之间，两引物与目标基因的遗传距离分别是0.24cM和0.39cM，两引物之间的物理距离110kb。将其暂命名为ygl80。应用MAPMARKER软件进行连锁分析，构建ygl80黄绿叶突变基因的局部分子连锁图。

目录

文摘

英文文摘

一 文献综述

1.1 水稻叶色突变体的来源及分类

1.1.1 水稻叶色突变体的来源

1.1.2 水稻叶色突变体的分类

1.2 水稻叶色突变体的遗传分析

1.2.1 由核基因控制的水稻叶绿体突变

1.2.2 由细胞质基因控制的叶绿体突变

1.3 水稻叶色突变基因的定位和克隆

1.3.1 水稻叶色突变基因的定位

1.3.2 水稻叶色突变基因的克隆

1.4 水稻叶色突变的机理

1.4.1 叶绿素生物合成途径中的基因突变

1.4.2 血红素生物合成途径中的基因突变

1.4.3 编码其他叶绿体蛋白的基因突变

1.5 水稻叶色突变体的应用探讨

1.5.1 在基础研究中的应用

1.5.2 在生产实践中的应用

1.6 分子标记

1.6.1 常见的分子标记种类

1.7 基因定位

1.7.1 质量性状的基因定位

1.7.2 数量性状的基因定位

1.8 立题依据

二 材料与方法

2.1 供试材料和田间实验

2.1.1 供试材料

2.1.2 田间试验

2.2 定位群体的构建和总DNA的提取

2.2.1 定位群体的构建

2.2.2 总DNA的提取

2.3 微卫星分析

2.3.1 PCR扩增

2.3.2 电泳

2.4 目标基因局部染色体区段的遗传作图

2.5 色素含量的测定

三 结果与分析

3.1 ygl80突变体的形态特征及主要农艺性状表现

3.2 ygl80突变体的生理特征

3.2.1 不同时期叶绿素与类胡萝卜素含量的比较

3.2.2 不同时期叶绿素各组分含量的比较

3.3 ygl80突变体的遗传分析

3.4 ygl80突变基因的分子标记定位

四 讨论

4.1 水稻黄绿叶性状的生理变化

4.2 水稻叶色突变性状的遗传

4.3 水稻叶色突变基因定位

4.4 水稻叶色突变基因的应用探讨

参考文献

攻读学位期间发表论文和申请专利目录

致谢