水稻黄绿叶突变体ygl13的鉴定及候选基因分析

• 作者: 何光华 凌英华 张天泉 张婷 张小龙 施军琼 李燕 桑贤春 王亚琴
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 水稻(Oryza sativaL.) 黄绿叶突变体 OsSIG1 遗传分析 候选基因分析
• 年，卷（期）: 2015,（21）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种?种质资源?分子遗传学
• 页码范围: 4197-4208
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.21.001

摘要

【目的】对水稻黄绿叶突变体ygl13(yellow-green leaf 13)进行表型鉴定和候选基因检测，以便了解水稻叶色形成和调控的分子机制。【方法】经甲基磺酸乙酯（EMS）诱变籼稻恢复系缙恢10号（Jinhui 10），从中筛选出1份遗传稳定的黄绿叶突变体命名为ygl13，对突变体的表型进行系统观察，调查其成熟期的主要农艺性状，分别测定野生型和突变体苗期和孕穗期的叶片光合色素含量，同时利用透射电镜观察野生型和突变体ygl13的叶肉细胞及叶绿体结构。将表型正常的不育系西农1A与突变体ygl13杂交，根据F1和F2群体的性状表现与分离情况,分析该突变性状的遗传行为，并以F2作为基因定位群体，对突变体ygl13进行候选基因遴选和突变位点测序验证。【结果】突变体ygl13的植株叶片在整个生育期均呈现黄绿色，与野生型缙恢10号相比，突变体ygl13苗期和孕穗期叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均极显著降低。透射电镜观察结果显示，与野生型相比，突变体ygl13叶绿体结构异常，基质片层减少退化，类囊体片层减少，不规则的散乱分布。农艺性状调查结果表明，突变体ygl13穗总粒数增加了26.06%，株高和结实率分别降低了12.33%和18.82%，但穗长、有效穗、穗实粒数和千粒重无显著差异。F2群体正常叶色的植株数与黄绿叶植株数分离比经χ2测验符合3﹕1分离比例（χ2=2.35＜χ20.05=3.84），表明ygl13的黄绿叶性状由1对隐性核基因控制。YGL13被定位于第8染色体短臂InDel标记ID43和ID69之间，遗传距离分别为4.0和0.5 cM，区间物理距离约为318 kb，共有52个基因。经测序比对分析发现， ygl13突变体在OsSIG1编码区的第1005个碱基G突变为碱基A（位于第三外显子），造成编码色氨酸（Trp或W）的密码子突变为终止密码子，导致蛋白翻译提前终止，则该基因编码520个氨基酸的蛋白质突变为334个氨基酸的截短蛋白。qRT-PCR结果表明，突变体ygl13部分光合色素代谢途径和光系统相关基因表达紊乱。【结论】水稻突变体ygl13的黄绿叶性状由1对隐性核基因控制，该基因与已报道的水稻质体σ因子OsSIG1为等位基因。