两个新的水稻叶色突变体形态结构与遗传定位研究
中国农业科学 2010,43(2):223-229
Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2010.02.001
两个新的水稻叶色突变体形态结构与遗传定位研究
张力科1，李志彬2，刘海燕1，李如海2，陈满元1，陈爱国2，钱益亮1，华泽田2， 高用明1，
朱苓华1，黎志康1,3
（1中国农业科学院作物科学研究所，北京 100081；2辽宁省稻作研究所，沈阳 110101；3 International Rice Research Institute, DAPO Box7777,
Metro Manila, Philippines）
摘要：【目的】对2个新的水稻叶色突变体进行形态结构与遗传分析，并且初步定位这2个突变基因。【方法】在水稻育种材料中分别发现了一株白色条纹叶突变体和一株黄叶突变体，经多代自交已形成稳定的突变系。对突变体的主要形态特征与叶绿素组分等进行分析，观察叶绿体的超微结构，并以这2个突变系杂交产生的F2群体作为定位群体，应用SSR标记对突变基因进行初定位。【结果】与其野生型相比，白色条纹叶突变体的单株穗数减少
12.86%，生育期延长11.27%，黄色叶突变体的株高降低31.08%，千粒重减少14.55%，生育期延长17.86%，并且
2种突变体的叶绿素含量都显著低于其野生型。电镜观察结果表明：2种突变体的类囊体结构异常，与野生型水稻相比，黄色叶突变体的类囊体片层数变少，白色条纹叶中条纹部分的类囊体片层结构几乎消失，正常绿色部分的类囊体结构没有变化。遗传分析表明：这2种突变性状均受1对隐性核基因控制，位于不同染色体上，将突变基因暂时命名为st9(t)(stripe)、chl12(t) (chlorophyll-deficit)。将st9(t)定位到第一染色体短臂最末端，与分子标记RM1331相距9.6 cM，且与标记RM3252等共分离；将chl12(t)定位到第三染色体短臂，与分子标记RM411、RM8208之间的遗传距离分别是1.2、5.1 cM。【结论】发现了2个叶色突变新基因，为下一步的基因克隆与功能分析奠定了基础。
关键词：水稻；白条叶突变体；黄色叶突变体；遗传分析；基因定位
Study on Morphological Structure and Genetic Mapping of Two
Novel Leaf Color Mutants in Rice
ZHANG Li-ke1, LI Zhi-bin2, LIU Hai-yan1, LI Ru-hai2, CHEN Man-yuan1, CHEN Ai-guo2, QIAN Yi-liang1, HUA Ze-tian2, GAO Yong-ming1, ZHU Ling-hua1, LI Zhi-kang1,3
(1Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081; 2Liaoning Rice Research Institute, Shenyang 110101; 3International Rice Research Institute, DAPO Box7777, Metro Manila, Philippines)
Abstract: 【Objective】 The objective of this study is to analyze the morphological structure, chlorophyll components, chloroplast ultrastruture and map genes underlying the two novel leaf color mutants in rice. 【Method】A white stripe leaf mutant and a yellow leaf mutant were found in rice breeding materials. The main agronomic character and chloroplast ultrastructure of the mutants were observed. The mutant genes was mapped with SSR markers and F2 mapping population of the cross between the two mutant lines. 【Result】Compared to their wild-type, the panicles per plant of the white stripe leaf mutant decreased by 12.86%, and the growth duration increased by 11.27%; the plant height of yellow leaf mutant decreased by 31.08% and the growth duration increased by 17.86%, and the photosynthetic pigment contents of both mutants were significantly lower than their wild-type. The result of electron microscope observation showed that the grana structures were unnormal in both mutants. The genetic analysis indicated that the white stripe leaf mutant was controlled by a recessive nuclear gene located on the tip of the short arm of rice
收稿日期：2009-05-15；接受日期：2009-06-12
基金项目：国际先进农业科学技术计划（“948”计划）项目（2006-G1(A)）
作者简介：张力科，硕士研究生。共同第一作者李志彬，硕士研究生。通信作者高用明，研究员，博士。E-mail：irriygao@https://www.sodocs.net/doc/779942828.html,。华泽田，研究员，博士。E-mail：hzetian@https://www.sodocs.net/doc/779942828.html,
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chromosome, 9.6 cM from marker RM1331, named st9(t)(stripe) here, and the yellow leaf mutant was controlled by another recessive nuclear gene, mapped on the short arm of rice chromosome 3, within the interval between markers RM411 (1.2 cM) and RM8202 (5.1 cM) named chl12(t) (Chlorophyll-deficit). 【Conclusion】The two novel mutant genes were mapped, which laid a good foundation for fine mapping, cloning and functional analysis of the mutant genes.
Key words: rice; white stripe-leaf mutant; yellow-leaf mutant; genetic analysis; mapping
0 引言
【研究意义】水稻叶色突变是一种比较常见的突变性状，突变基因往往直接或间接影响叶绿素的合成和降解，从而影响水稻光合作用，造成植株减产甚至死亡。通过叶色突变体来定位和克隆与水稻光合作用相关的新基因，并研究其功能，对阐明光合调控机制和利用基因工程提高水稻的光合能力，培育高光效水稻，从而增加水稻产量具有重要的理论意义和应用价值。另外，水稻叶色突变体还可以作为一种标记性状应用于杂交水稻种子生产[1]。【前人研究进展】叶绿素突变的研究开始较早，在20世纪30年代就有报道，迄今已在水稻[2]、大豆[3]、玉米[4]、大麦[5]、小麦[6]、番茄[7]、烟草[8]等很多植物上均发现了叶绿素突变体。有关水稻叶色突变体的遗传分析和分子定位，国内外有较多报道。已有研究表明，水稻叶色突变性状多受1对隐性核基因控制[9-18]。而由显性基因控制或是细胞质基因控制的叶色突变性状非常少见[19-20]。水稻叶色突变基因在染色体上的分布比较广泛。目前，第1—8、10及11号染色体上都发现了叶色突变基因。迄今，国内外已经报道了大约70个水稻叶绿素合成缺陷突变基因[21]。【本研究切入点】本研究利用在育种材料中发现的2个新的水稻叶色突变体，对其进行遗传分析、主要农艺性状的考察和生理形态的观察。【拟解决的关键问题】对控制突变性状的基因进行定位，为相关基因的克隆、基因功能研究及育种应用奠定基础。
1 材料与方法
1.1 供试水稻材料
水稻白色条纹叶突变系是在（珍珠粳/8467//辽粳294///B9）后代中选育的保持系95B中分离出来的突变体，经多代自交已经育成稳定的白色条纹叶材料，定名WG206，其野生型姊妹系定名为G206。黄色突变系是在2002年在秋光/Y16B后代中选择的061Z138分离出来，经多代自交已形成稳定的突变系，定名为YZ138，其野生型姊妹系定名为Z138。1.2 主要农艺性状考察与遗传分析
WG206柱头小，不外露，异交率极低。为了更好地在育种上应用，可以通过与高柱头外露材料杂交来培育WG高柱头外露材料。笔者用白色条纹突变体WG206与高柱头外露材料G99B、G60杂交，在沈阳种植。同时，为了提高基因定位的效率，用WG206与黄色突变体YZ138杂交，在北京种植。田间管理同一般大田管理。调查突变株系的株高、生育期等主要农艺性状，并对各杂交组合的F1、F2群体的叶色分离比进行统计分析。
1.3 叶绿素含量的测定
分蘖期时，在相同叶位取突变株和其野生型姊妹系的叶片，剪成2—3 mm细丝，在60—65℃下用95%的乙醇浸泡0.5—1 h，然后用分光光度法进行叶绿素含量的测定[22]。
1.4 突变体电镜观察
扫描电镜观察：灌浆期取突变株和其野生型姊妹系的叶片，剪成0.5 cm×1 cm的矩形小块，放入3%的戊二醛固定液进行固定，然后脱水、干燥、喷漆，最后用扫描电镜（日立S-570）进行叶片横切观察。
透射电镜观察：灌浆期取突变株和其野生型姊妹系的叶片，用刀片切成1 mm×2 mm的矩形小块，其中白色条纹突变体的叶片要分别取白色条纹部分和正常绿色部分，放入3%的戊二醛固定液进行固定，脱水后用环氧树脂进行包埋，然后用超薄切片机莱卡EM UC6进行切片，最后用投射电镜（日立 H-7500）进行叶绿体超微结构观察。
1.5 定位群体构建和DNA的提取
白色条纹突变体WG206与黄色突变体YZ138杂交产生的F2群体作为定位群体，采用CTAB法[23]分单株提取所有叶色突变株的DNA。
1.6 突变基因的定位
取50株白色条纹突变体单株的DNA等量混合，构建WG206DNA池，同样方法构建YZ138DNA池，利用构建的极端个体DNA池来确定控制突变性状的基因在染色体上的大概目标区段；然后在目标区段内加密SSR标记，分析F2定位群体中的所有185个隐
2期张力科等：两个新的水稻叶色突变体形态结构与遗传定位研究 225
性突变单株，用极端个体分组—隐性群体定位法定位突变基因[24]，确定突变基因与连锁标记的距离。SSR 引物由上海生物工程公司合成。PCR采用郑景生等[25]报道的方法并略作改动。
2 结果
2.1 突变体的生理形态特征及主要农艺性状观察
白色条纹突变体WG206的主要形态特征是：水稻叶片沿着叶脉方向呈条状白斑，全生育期表达，在3叶期就可以明显的与绿叶稻区分，分蘖减少（图1）。黄色叶突变体YZ138的主要形态特征是叶片发黄，整个生育期都可以明显地与正常绿色水稻区分，植株变矮（图1）。具体的农艺性状见表1，WG206与其野生型姊妹系相比，株高、穗长、千粒重、结实率等性状差异不大，但是WG206的单株穗数减少了12.86%，生育期延长了11.27%。YZ138与其野生型姊妹系相比，穗长、结实率、单株穗数等性状差异不大，但是YZ138的株高降低了31.08%，千粒重减少了14.55%，生育期延长了17.86%。
在分蘖期对2种突变体及其野生型姊妹系的叶绿
1：Z138；2：YZ138；3：G206；4：WG206。a：正常绿色叶片；b：黄色突变体叶片；c：白条突变体叶片
1: Z138; 2: YZ138; 3: G206; 4: WG206. a: Wild-type leaf; b: Leaf of YZ138; c: Leaf of WG206
图1 突变体与其野生型姊妹系的植株形态
Fig. 1 Plant phenotype of the mutants and their wild-type
素含量进行了测定。从表1可以看出，2种突变体的叶绿素含量与其野生型姊妹系相比较都有明显下降，WG206的叶绿素a、叶绿素b、类胡罗卜素的含量较其野生型姊妹系分别下降了22.90%、37.56%、12.20%，YZ138的叶绿素a、叶绿素b、类胡罗卜素的含量较其野生型姊妹系分别下降了84.63%、78.50%、79.12%。
表1 突变体与其野生型姊妹系的主要农艺性状及叶绿素组分含量的比较
Table 1 Comparison of major agronomic traits and photosynthetic pigment contents between the mutants and their wild-type
性状Trait WG206 G206
(Wild)
比野生型增减
Compared with wild (%)
YZ138 Z138
(Wild)
比野生型增减
Compared with wild (%)
株高Plant height (cm) 96.00 96.67-0.69 62.30
90.40 -31.08 生育期Growth duration (d) 158 142 11.27 165 140 17.86
穗长Panicle length (cm) 13.39 14.14 -5.30 12.70 13.40 -5.22
结实率Seed setting rate (%) 0.91 0.92 -1.08 0.84 0.90 -6.67
千粒重 1000-grain weight (g) 23.65 24.40 -3.07 18.20 21.30 -14.55
单株穗数Panicles per plant 12.20 14.00 -12.86 16.00 16.50 -2.86
叶绿素a Chl a 5.05±0.57 6.55±0.82-22.90 0.99±0.17 6.44±0.57 -84.63
叶绿素b Chl b 1.28±0.30 2.05±0.37-37.56 0.46±0.12 2.14±0.34 -78.50
类胡罗卜素 Car 1.44±0.11 1.64±0.34-12.20 0.38±0.10 1.82±0.17 -79.12
2.2 突变体的电镜观察
灌浆期取突变株和野生型姊妹系的叶片，制样后用扫描电镜（日立S-570）和透射电镜（日立 H-7500）进行叶片横切观察和叶绿体超微结构观察。结果表明，2种突变体与其野生型姊妹系的叶片横切结构并无显著差异（图2-A，图2-B，图2-C）。但是叶绿体结构发生了很大变化，正常的叶绿体中，基粒结构正常，类囊体片层清晰（图2-D）；YZ138的基粒结构变模糊，类囊体片层变少（图2-E）；WG206叶片中白色条纹部分的基粒结构消失，只能观察到基质片层结构（图2-F），正常绿色部分的类囊体结构正常（图2-G）。这说明这2种突变体的叶色变异都与类囊体结构发育异常有关。
2.3 突变体的遗传分析
226 中 国 农 业 科 学 43卷
A ：野生型叶片横切结构；
B ：YZ138的叶片横切结构；
C ：WG206的叶片横切结构；
D ：野生型叶片叶绿体超微结构；
E ：YZ138叶绿体超微结构；
F ：WG206叶片中白色条纹部分的叶绿体超微结构；
G ：WG206叶片中绿色部分的叶绿体超微结构
A: Leaf cross-section of wild-type; B: Leaf cross-section of YZ138; C: Leaf cross-section of WG206; D: Chloroplast ultrastructure of wild-type; E: Chloroplast ultrastructure of YZ138; F: Chloroplast ultrastructure of the mutant parts of WG206; G: Chloroplast ultrastructure of the green parts of WG206
图2 突变体的电镜观察
Fig. 2 Electron microscope observation of mutant
对各杂交组合的F 1和F 2群体的叶色分离情况进行统计分析（表2）。结果表明，白色条纹突变体WG206与G99B 和G60杂交（WG206分别做父本与母本）的F 1全是正常的绿色，
并且F 2中正常植株与突变植株分离比符合3﹕1的比例（χ20.01=6.63），说明白色条纹性状是由1对隐性的核基因控制。白色条纹突变体WG206与黄色突变体YZ138杂交的F 1群体的叶色全部是正常的绿色，并且F 2中正常植株与黄色突变植株、白条突变植株的分离比为：319﹕95﹕101，符合3﹕1﹕1的比例（χ20.01=9.21，v=2）。这证明了黄色突变性状也是由1对隐性核基因控制，且与控制白色条纹性状的基因不等位。 2.4 突变基因的分子定位 利用白色条纹突变体WG206与黄色突变体YZ138杂交产生的F 2群体作为定位群体，
首先选用均匀分布在水稻12条染色体上的876对SSR 标记，用极端个体分组——隐性群体定位法定位突变基因。用这种方法将st9(t)和chl12(t)分别定位到第一染色体和第三染色体上，分别与标记RM1331和RM411等连锁（图3-A ，图3-B ，图3-D ，图3-E ）。在RM1331和RM411附近寻找新的具有多态性的SSR 标记，然后用这些标记分析所有隐性突变个体，其中黄色突变隐性单株86株，白色条纹突变隐性单株79株。最后将白条突变基因st9(t)定位到第一染色体短臂最末端，与标记RM1331的遗传距离为9.8 cM ，并且与标记M3252等标记紧密连锁（没有发现重组单株），见图3-F 。
表2 突变体的叶色分离分析
Table 2 Segregation of leaf color in F 1 and F 2 population of the crosses between two mutants and normal rice lines
F 2 组合类型 Cross type
总株
Total number of plants
F 1
绿 Green 白 White 黄 Yellow
分离比 Segregation ratio
卡方 χ2
WG206/G99B 874 全绿 All green 659 215 - 3﹕1 0.07 G60/WG206 650 全绿 All green 514 136 - 3﹕1 5.76 WG206/ YZ138
523
全绿 All green
319
95
101
3﹕1﹕1 2.28
2期 张力科等：两个新的水稻叶色突变体形态结构与遗传定位研究
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1：WG206；2：YZ138；3：WG206 DNA 池；4：YZ138 DNA 池。A ：与chl12(t)连锁的标记RM411；B ：与st9(t)连锁的标记RM1331；C ：与两个性状都不连锁的标记；D ：与chl12(t)连锁的标记RM411；E ：与st9(t)连锁的标记RM1331；F ：与st9(t)紧密连锁的标记RM3252；*：重组株
1: WG206; 2:YZ138; 3: WG206 DNA pool; 4: YZ138 DNA pool. A: Marker linkage with st9(t); B: Marker linkage with chl12(t); C: Marker unlinkage with st9(t) and chl12(t); D: RM411; E: RM1331; F: RM3252; *: Exchange plant
图3 SSR 标记电泳图片
Fig. 3 Electrophoresis image of SSR markers
图4 水稻叶色突变基因st9(t)、chl12(t)的染色体局部分子
标记连锁图
Fig. 4 Molecular linkage map of st9(t) and chl12(t)
将黄色突变基因chl12(t)定位到第三染色体短臂，位于标记RM411和PM8208之间，遗传距离分别为1.2 cM 和5.1 cM （图4）。
3 讨论
3.1 突变体的遗传分析
白色条纹突变体WG206与黄色突变体YZ138杂交的F 1群体的叶色全部是正常的绿色，理论上，F 2群体中正常绿色植株与黄色突变植株、白条突变植株及双突变株的分离比应为9﹕3﹕3﹕1，但是实际观测
值为319﹕95﹕101﹕8，卡方值为20.92，并不符合 9﹕3﹕3﹕1的理论比值（χ20.01=11.34，v=3）。但是，正常绿色植株与黄色突变植株、白条突变植株的比值却符合3﹕1﹕1的理论分离比。本研究中观测到的双突变体为8株，远少于理论值32.67株，这可能因为：双突变体不易存活，并且不易鉴定，容易把它和白条突变和黄色突变混杂，所以实际观测到的双突变株少于理论值。因此，可以断定白条叶和黄色叶色突变性状都是由一对隐性的核基因控制，且位于不同染色体上。
3.2 突变基因的定位
水稻叶色突变基因在染色体上的分布比较广泛。目前，第1—8、10及11号染色体上都发现了叶色突变基因。国内外已经报道了大约70多个水稻叶绿素合成缺陷突变基因。本研究利用在育种材料中发现的白条叶片突变体和黄色叶片突变体将控制这2个突变性状的基因分别定位到水稻第一染色体短臂最末端和第三染色体短臂大约83 cM 处。据以往的研究结果，在水稻第一染色体上已经定位的与水稻叶片白化相关的基因有al4、
al8、fs2、v6等基因（https://www.sodocs.net/doc/779942828.html,/），其中al4和al8的表型为完全白化，突变体只能存活8—10 d ，这与WG206的表型完全不同；v6突变体的苗期叶片几乎完全白化，移栽后转白绿色，中脉和长出的穗子也出现白条纹，这与WG206的表型有点相似，被定位在第一染色体的149 cM 处，本研究中发现的基因与v6非等位；fs2定位在第一染色体的0—15.1 cM 处，与本研究中定位的基因（大约0.3 cM
228 中国农业科学43卷
处）位置非常接近，但是表型有点差异，fs2的表型为叶片呈白色小圆点，而WG206呈长细的白条，所以可以推测本研究中控制白条性状的基因为1个新的基因，因为水稻叶片白色条斑基因已经报道了8个，所以把此基因暂命名为st9(t)。水稻第三染色体上已经定位的关于水稻叶片黄化的基因有chl1、chl2、chl3、OSCHLH及chl11(t)（https://www.sodocs.net/doc/779942828.html,/）。其中chl1、chl3位于第三染色体的长臂，chl2、OSCHLH及chl11(t)在遗传图谱上的位置与本研究中控制黄化突变的基因相近，但是chl2的突变体到后期复绿，OSCHLH的突变体在4叶期死亡，chl11(t)的突变体的分蘖数显著减少[26]，这与本研究中的突变体YZ138明显不同，所以可以推测本研究中控制黄色突变性状的基因为1个新的基因，暂时命名为chl12(t)。
值得注意的是，与st9(t)共分离的4个标记RM3252、RM10022、RM10026和RM10027均位于水稻第一染色体短臂末端的克隆AP002863上，经过基因预测，笔者在克隆AP002863上发现了1个与叶绿体前体发育相关的1个基因LOC_Os01g01710，其与标记RM10026只相距20多kb，这个基因很可能就是st9(t)。
4 结论
在水稻育种材料95B和Z138中分别发现了一株白色条纹叶突变体和一株黄色叶突变体，突变体的一些主要农艺性状与其野生型姊妹系相比较均有显著变化，叶绿素含量降低；电镜观察结果表明，这2种突变体的叶色变异都与其类囊体结构发育异常有关；遗传分析表明，这2种突变性状均受1对隐性核基因控制，且不是等位基因。用极端个体分组——隐性群体定位法将这2个突变基因初分别定位到水稻第一染色体短臂最末端和第三染色体短臂大约83 cM处，为今后的基因克隆和功能研究奠定的基础。
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（责任编辑毕京翠，李莉）
彩叶植物的选择与配置(一)
彩叶植物的选择与配置(一) 作者：吴雪梅李荣秋赵庆峰 摘要彩叶树种是指整个生长季节叶片保持非绿色的植物。论述了彩叶树种选择及其在园林与景观绿化中应用时应注意的一些问题,以为城市彩叶树种的应用提供参考。 关键词彩叶树种;选择;配置 随着季节的变化,植物在树形、色彩、叶丛疏密和颜色等方面也会发生变化,这些变化在园林中可形成丰富的景观效果,在感觉、视觉、观赏上给游人增添游兴。彩叶树木是指整个生长季节叶片保持非绿色的植物。其叶色常因季节的不同发生明显变化,这些变化在园林造景中起着举足轻重的作用。 一个优良的彩叶树种,应具备以下3个基本条件1]:第一,叶片色变醒目、亮丽,明显不同于其他观赏期的颜色,观赏价值较高;第二,生长势较强,有较厚的叶幕层,最好是乡土树种;第三,落叶与常绿相结合,色叶期较长。但目前除少数彩色树木已被利用外,大都处于野生或无意识的利用状态。随着人类文明的不断进步,人类对周围环境的需求越来越高,更着重的是城市园林景观的观赏性、长效性以及对人类的宜居效果。城市绿化景观强调乔、灌、花、草的有机相结合,讲求林种季相、林相、色相的多重效果。然而由于气候的原因,江苏省苏北地区植物材料相对缺乏、品种单一、林相单纯、观赏期较短,因此彩叶植物以其色彩艳丽、观赏期长、营造园林景观稳定性强、色相变化明显等无可比拟的优越性在
园林行业中占有相当大的优势。 1彩叶树种的种类 彩叶树种由自然变异、育种、栽培选育而来,引起植物叶片色彩变化的因素有遗传因素、生理与环境条件、栽培措施和病毒感染等,目前彩叶树种种类大概可分为5大类:①单色叶类。指叶片仅呈现一种色调,如黄栌、黄金榕等。②双色叶类。叶片的上下表面颜色不同,如长柄银叶树、蚌花等。③斑叶类或花叶类。叶片上呈现不规则的彩色斑块或条纹,如彩叶红桑、变叶木、金心黄杨等。④彩脉类。叶脉呈现彩色,如黄脉洋花、金道蚌花、金脉大花等。⑤镶边类。叶片边缘彩色,通常为黄色,如金边铁、金边红桑、银边万年青等。上述各类都包含乔木、灌木、草本等。 2彩叶树种的选择 彩叶树种是园林植物的重要组成部分,它能弥补一般植物的不足,极大丰富城市色彩,具有一般树种无可比拟的优越性。彩色树种不仅用来点缀、配色,更多的是用来布置图案和色块烘托园林气氛,彩色植物已成为立体的“彩色地被”。在城镇绿化中,不但要四季有绿、三季有花,更应注意绿化苗木的色彩多样、富有变化,追求四季景观的不同,因而叶色鲜艳色、彩明快的彩色树种有更为强劲的要求,但是在彩色树种的选择和栽植上要根据地点具体要求和品种的生物学特性来选定彩叶树种,彩叶树种选择好坏直接关系到彩叶植物的配植,也直接影响其整体观赏效果。 2.1符合生态习性的原则
t-DNA插入突变体检测
t-DNA插入突变体的鉴定 实验时间：2012年5月18日 摘要T i质粒是上有一段特殊的DNA区段，当农杆菌侵染植物细胞时，该DNA区段能自发转移进植物细胞，并插入植物染色体DNA中。所以Ti质粒上的这一段能转移的DNA被叫做T-DNA。将感兴趣的基因改造插入到T-DNA区段中，通过农杆菌侵染植物细胞，实现外源基因对植物的遗传转化，得到含有突变的植株。本实验即检测所得植株是否为T-DNA的插入突变体。 1.引言 Ti质粒是土壤农杆菌的天然质粒，该质粒上有一段特殊的DNA区段，当农杆菌侵染植物细胞时，该DNA区段能自发转移进植物细胞，并插入植物染色体DNA中。Ti质粒上的这一段能转移的DNA被叫做T-DNA。若将Ti质粒进行改造，把感兴趣的基因放进T-DNA序列中，通过农杆菌侵染植物细胞，实现外源基因对植物的遗传转化。T-DNA插入到植物染色体上的什么位置，是随机的。如果T-DNA插入进某个功能基因的内部，特别是插入到外显子区，将造成基因功能的丧失。所以利用农杆菌Ti质粒转化植物细胞，是获得植物突变体的一种重要方法。农杆菌Ti质粒转化植物细胞后，在获得的后代分离群体中，有T-DNA插入的纯合突变体，杂合突变体，和野生型。在突变体研究中，需要的材料是纯合突变体，所以必须从分离群体中将纯合突变体鉴定出来。 本次实验中，采用液CTAB（或者TSP法）提取拟南芥植株的DNA，然后PCR将所获DNA 扩增，在之后采用琼脂糖凝胶电泳技术，分离处长度不一的DNA带，以确东样品是否为T-DNA 插入突变纯和体。 PCR（Polymerase Chain Reaction）， 即聚合酶链式反应是体外核算扩增技术， 具有特异、敏感、产率高、快速、简便、 重复性好、易自动化等突出优点；能在一 个试管内将所要研究的目的基因或某一 DNA片段于数小时内扩增至十万乃至百万 倍,使肉眼能直接观察和判断。（PCR基本 原理如右图） DNA含有PO43-基团，在pH8.0 Buffer （本实验中为TAE）中带负电, 在电场中
被子植物叶的形态结构和功能
第六章被子植物叶的形态结构和功能 本章学习的目的和要求： 通过本章内容的学习，要求同学们了解被子植物叶的发生、生长和基本结构及其相关概念。掌握叶的形态、结构、生理功能及其与生态环境间的相互关系及其在生产中的意义。 本章学习的难点和重点： 叶营养器的解剖结构特征的层次性、差异性及其同一性； 本章教学与学习的方法： 多媒体教学（自制课件） 讲授与板书相结合 提问 学习本章，在理解教材时建议用两种学习方法： 1.联系观点：（1）与植物的有关组织相联系，初生结构与次生结构相联系； （2）形态结构特点与功能相联系。 2.对比方法：（1）单、双子叶植物叶的结构特点对比； （2）不同生态条件下叶结构特点分别对比，找出某些结构之间的共同点和不同点。 本章板书内容（见讲稿黑体字） 本章讲授内容如下： 第一节、叶的形态与功能 一、叶的主要生理功能 1、进行光合作用、制造有机物 2、进行蒸腾作用和呼吸作用 3、繁殖与贮藏等 二、叶的基本形态 （一）双子叶植物叶的形态 叶：由叶片、叶柄和托叶三部分组成。—完全叶单叶 不完全叶复叶 叶片由叶尖、叶缘、叶基等部分组成。 （二）禾本科植物叶的形态 叶鞘、叶片、叶环、叶耳、叶舌 第二节、叶的解剖结构 一、双子叶植物叶片的结构 结构分为表皮、叶肉和叶脉三个基本部分。 1、表皮：由表皮细胞、气孔器和表皮毛组成，分为上表皮和下表皮，为良好的保护组织。 （1）表皮细胞：横切面为长方形，表面观为不规则的波浪状，排列紧密。细胞外壁角质层发达（上表皮的角质层比下表皮发达），或有蜡被，上有表皮毛。 （2）气孔器：由两个肾形的保卫细胞及其之间的气孔组成，一般在下表皮数目较多。 保卫细胞：内含叶绿素、淀粉粒等，细胞壁在近气孔处较厚。 气孔器—气孔：张开或关闭，控制蒸腾作用和气体的交换。 副卫细胞：或无。 （3 2、叶肉：叶肉主要由栅栏组织和海绵组织（或同化组织）组成，并常有分泌腔、含晶
整理：20种色叶植物
浙江农林大学 《园林植物学》实习报告 二十种色叶植物 学生姓名：王一帆 学号：201104080126 专业名称：专升本园林 班级：专升本园林111 任课教师：季梦成 日期：2011年 11 月28 日
（1）枫香 Liquidambar formosana Hance.金缕梅科 【形态特征】：落叶乔木，高达30米，树冠广卵形或率扁平，树皮灰褐色，方块状剥落。叶互生，掌状3裂，基部心形或截形，裂片缘有锯齿，幼叶有毛，后渐脱落。果序径长3-4厘米，有花柱和针刺状萼片，宿存。花期3-4月，果10月成熟。 【生态习性】：性喜阳光，幼树稍耐阴，多生于平地，村落附近，及低山的次生林，也能耐干旱瘠薄，但叫不耐水湿。萌蘖能力强可天然更新。深根性，抗风能力强，对二氧化硫、氯气有较强抗性。 【园林用途】：枫香树是我国南方著名的秋色叶树种。可在园林中栽作庭荫树，秋季日夜温差变大后叶变红、紫、橙红等，增添园中秋色。也可于草地孤植、丛植，或于山坡、池畔与其他树木混植。倘与常绿树丛配合种植，秋季红绿相衬，会显得格外美丽。又因枫香具有较强的耐火性和对有毒气体的抗性，可用于厂矿区绿化和行道树。 （2）银杏Ginkgo biloba Linn.银杏科 【形态特征】：落叶大乔木，高达40m，胸径达3m。树冠广卵形。树皮灰褐色，深纵裂。主干分枝斜出，近轮生；枝分长枝和短枝；1年生长枝浅棕色，后变灰白色，短枝密被叶痕。叶扇形，有2叉状叶脉，先端常2裂，基部楔形，有长柄，在长枝上螺旋状散生，在短枝上簇生。雌雄异株，雌雄球花均生于短枝鳞片状叶腋内；每短枝有雄球花4~6个，下垂，呈葇荑花序状，雄蕊多数，螺旋状排列，各有2花药；雌球花有长梗，梗端常分两叉（稀3一5叉），叉端生1具有盘状珠托的胚珠，常1个胚珠发育成发育种子。种核果状，椭圆形至近球形，具长梗，下垂，径长约2cm；成熟时淡黄色或橙黄色，被白粉；外种皮肉质，有臭味，中种皮骨质，内种皮膜质子。花期3~4（5）月，种子9~10月成熟。【生态习性】：阳性树种，喜深厚、肥沃、疏松、湿润而排水良好的土壤，对土壤pH适应范围较宽，pH5.5~8均可良好生长，但不耐积水、耐寒性较强，也能适应高温多雨气候。深根性树种，寿命可达千年以上，幼苗期生长较慢，5年后生长迅速。实生苗15~20年开始结实，果龄可达数百年，嫁接可大大提高结实期限，一般5~7年结实。 【园林用途】：树姿雄伟壮丽，叶形秀美、秋叶金黄，寿命长，病虫害少，适宜作庭阴树、行道树、独赏树，也可做色叶树种配植。
黄化突变体文献综述全解
植物叶色突变体的研究进展 植物叶色的表现受叶绿体中各种色素的综合影响, 正常情况下,由于叶绿素在植物色素总量中占优势而表现为绿色.叶色突变体是植物中突变率较高且易于鉴定的突变性状,往往直接或间接影响叶绿素的合成与降解,导致植株的叶片颜色较正常的绿色发生变化.目前几乎所有的高等植物中都发现了叶色突变体.(陈艳丽)在本世纪三十年代就有关于叶绿素突变体的报道,但叶色变异通常伴随着植株矮小,并影响植株的光合作用造成减产,甚至在生长过程中出现死亡现象,因此叶色突变体常被认为是无意义的突变.直到1949年,Granick对失绿的小球藻突变体的研究并通过此突变解释了叶绿素合成过程[1]，人们才认识到叶色突变体对理论研究具有重要的作用。并且最近几年，叶色突变体的研究越来越深入，也受到广泛的关注，已经被用于基础研究和生产实践，也取得了一定的成果。[2] 叶色突变体的来源 除自然突变可产生叶色突变体外，利用人工诱变，插入突变和基因沉默等均可得到叶色突变，其中人工诱变和插入突变的突变频率较高。 自然突变就是在自然条件不经过人工处理情况下发生的突变，比如自然辐射，环境污染等。但是自然突变的频率极低，一般不超过1%（郭龙彪，2006），因此可供直接利用的突变很少。我国著名水稻良种矮脚南特就是在高杆品种南特号稻田里发现的自然突变，水稻的叶色突变体chl1和chl9（zhang et al .2006），棉花中的芽黄突变体（蒋博2012），荠菜型油菜黄化突变体都是自发突变体。 人工诱变 人工诱变导致植物基因产生突变，是选育新品种、创造新种质的有效途径。根据产生诱变的来源，人工诱变分为物理、化学诱变及基因工程引起的突变，物理和化学诱变是主要的诱变方法。 诱发植物发生突变的因素有诱变剂，物理诱变是通过各种射线（紫外线、X射线、、丫射线、p射线、中子等）来处理植物某个器官（如种子、子房、愈伤组织等），诱发植物发生基因突变。种子是最常用的处理材料，其对环境适应能力很强，可以在极度干燥、低温、高温、真空等条件下进行处理，并且操作方便，便于运输和储藏。1934年日本首次利用X射线处理水稻种子，成功得到水稻早熟突变体（阳惠琴，1995）我国于1987年开始航天搭载育种利用空间环境（微重力、高真空、微磁场等）进行诱变，通过地面选育得到有益变异创造出新种质、培育出新品种，已经成功在水稻种选出紫色、红色、茶色等叶色突变体（萨如拉，2009）。 化学诱变是通过烷化剂、叠氮化钠、碱基类似物等对植物进行诱变，其中烷化剂是诱变效率最高和最常用的化学诱变剂。常用的烷化剂又包括甲基黄酸乙酯（EMS）、磺酸二乙酯、乙烯亚铵和亚硝基乙基脲。EMS诱变得到的突变体大多数为点突变，诱变机理：EMS带有1个或多个活性烷基，该基团能够转移到其他电子密度高的分子上去，使碱基许多位置上增加了烷基,可以改变氢键的能力,从而DNA在复制时导致碱基配对错误而引起突变。EMS将鸟嘌呤的O6位置烷基化，在DNA复制过程中由于烷基化的鸟嘌呤与正常的胸腺嘧啶配对，使得碱基发生替换（赵用亮，1996）。EMS诱发的另外一个鸟嘌呤位点是N7位点，该位点是最易起反应的位点几乎可以与所有烷化剂起烷化作用，鸟嘌呤N7位点烷基化后，使核苷键发生水解导致断裂，鸟嘌呤从DNA链上脱落，造成DNA链碱基缺缺失，在复制的时候游离的碱基可能发生错配，以致发生碱基颠换即G：C—A：T，G：C—C：G，G：C—T：A；另外烷基化的鸟嘌呤易离子化，使稳定的酮式变为不稳定的烯醇式，不与胞嘧啶配对而与胸腺嘧啶配对，从而发生G：C—A：T转换。除此之外，EMS还可能使两个鸟嘌呤N7
拟南芥突变体购买流程-完全图解
最近要购买一批拟南芥突变体，想请教有经验的虫友购买拟南芥突变体的具体流程，例如我需要一个APETALA1的突变体，应到哪个网站进行搜索，怎样进行选择订购，越具体越好，有截图就更好了，谢谢大家了！ Step 1. 打开NCBI主页：https://www.sodocs.net/doc/779942828.html,/ 打开的页面如下： 如下 得到如下页面：
进一步获得该基因在NCBI里面的基因信息，到此我为什么要做这一步呢，主要是想获得该gene在拟南芥中的系统名，见下图： 记住这个名称：AT1G69120这个就是APETALA1（AP1）基因 接下来开始查找APETALA1(AT1G69120)的突变体，拟南芥突变体库世界上有很多，公开的没有公开私用的都有，突变的方法也不尽相同，有DS的，T-DNA插入的，Tos17，EMS方法突变的等等。。。。。。 但是，我们通常用美国SALK研究所的突变体库，这个突变体库比较权威，从这里可以找到几乎现有的所有拟南芥突变体，包括T-DNA插入,RIKEN FST等等各种不同的突变类型，而且有详细的突变位点介绍和购买方法 它的搜索界面一目了然,使用也很方便。 下面介绍SALK突变体库的使用方法： Step 2：打开SALK主页：https://www.sodocs.net/doc/779942828.html,/ 点击T-DNA Express 进入(红圈处点击)，如下显示：
显示如下，所有信息全在如下窗口中 从上述窗口中可以获得很多不同group制得的突变体，有SALK T-DNA，CSHL FST(冷泉港实验室的)等等，我个人建议使用SALK 的突变体，订购比较方便，听同学说好像一百美元一个，上图中，蓝色下划线的那两个，以SALK_冠名的那个，两个显示的是不同的插入位置，和T-DNA插入方向(看在图中的位置和箭头方向) 点击其中一个进入信息页，比如点击SALK_056708，得到如下页面：
玉米叶色突变体遗传分析及基因定位
植物遗传资源学报2018,19(6):1205?1209Journal of Plant Genetic Resources DOI:10.13430/https://www.sodocs.net/doc/779942828.html,ki.jpgr.20180326001 玉米叶色突变体遗传分析及基因定位 王 飞,段世名,李 彤,王荣纳,陶勇生 (河北农业大学农学院/国家玉米改良中心河北分中心/华北作物种质资源教育部重点实验室,保定071001) 收稿日期:2016?03?26 修回日期:2018?04?09 网络出版日期:2018?09?20URL :http ://https://www.sodocs.net/doc/779942828.html, /kcms /detail /11.4996.S.20180920.1435.001.html 基金项目:河北农业大学创新创业项目(2017096);国家粮食丰收增收科技创新专项(2017YFD0300901?04) 第一作者研究方向为玉米遗传育种三E?mail :462188997@https://www.sodocs.net/doc/779942828.html, 通信作者:陶勇生,研究方向为玉米遗传育种三E?mail :yshtao2016@https://www.sodocs.net/doc/779942828.html, 摘要:玉米叶色与叶绿体及结构相关,调控光合产量,因而对调控叶色基因的遗传研究或克隆将有助于玉米光合产量的 遗传改良和植物光合作用理论机制的解析三本研究以玉米W22::Mu 介导的综31为遗传背景的导入系群体为材料,获得了 细胞核单隐性基因控制二叶绿体结构和数目异常二色素缺失和PSII 显著降低的叶色突变体三使用覆盖B73基因组的SSR 标记将突变位点定位于约2.95Mb 区间(bnlg1863~umc2075)三基于区段标记开发和1200单株分离群体将突变位点精细定位于约900kb 区间(B73RefGen_V4;S1~S7区间),经区段内基因表达和功能分析获得了候选基因Zm00001d010000,该基因编码硫氧还蛋白,与突变体表型形成相关三该研究将为光合产量的遗传改良和植物光合作用理论机制解析提供重要的基因或标记资源三 关键词:玉米;叶色;突变体;基因定位 Fine Mapping and Candidate Gene Analysis of Leaf Color Mutant in Maize WANG Fei,DUAN Shi?ming,LI Tong,WANG Rong?na,TAO Yong?sheng (College of Agronomy ,Hebei Agricultural University /Hebei Sub?center of National Maize Improvement Center / North China Key Laboratory for Crop Germplasm Resources of Education Ministry ,Baoding 071001) Abstract :The leaf color of maize is associated to the content and structure of chloroplast,which is the com? partment and of importance in photosynthesis.Genetic analysis and isolation of genes that control the leaf color will provide insights in the genetic improvement for photosynthetic yield and exploration of the theoretical mechanism.In this study,by screening for maize mutants generated by W22::Mu in introgression lines with genetic back?ground of Z31,we obtained a leaf color mutant with the abnormal chloroplast,lack of pigment and the reduction of PSII,which was controlled by a single recessive locus.By the low?resolution genetic mapping using the SSR mark?ers,this mutation locus was mapped to a 2.95Mb interval(B73RefGen_V4;bnlg1863?umc2075).Furthermore, this locus was finely mapped to a ~900kb interval(B73RefGen_V4;S1?S7)by 1200individuals plants from BC 6F 2and developed SSR.Taking advantage of gene annotation and expression analysis,we identified a strong candidate gene Zm00001d010000that encodes for thioredoxin.Thus,the study could provide genetic material and the selection markers that become valuable in theoretical and applied research for increasing photosynthetic yield. Key words :maize;leaf color;mutant;fine mapping 玉米是重要的粮食和饲料作物,也是遗传学和育种学理论与实践应用的模式作物,因而对玉米叶 色突变体进行遗传研究或基因克隆将为禾谷类作物光合产量的提高和遗传改良提供有益信息三叶色变
色叶植物分类
色叶植物分类 一、秋季色相植物 1 、秋色叶 ①红色/紫色：（黄栌、乌桕、漆树、卫矛、连香木、黄连木、地棉、五叶地棉、小檗、樱花、盐肤木、野漆、南天竹、花楸、百华花楸、红槲、山楂以及槭树类植物等。）②金黄色/黄褐色：（银杏、白蜡、鹅掌秋、加杨、柳、梧桐、榆、槐、白桦、复叶槭、紫荆、栾树、麻栎、栓皮栎、悬铃木、胡桃、水杉、落叶松、楸树、紫薇、榔榆、酸枣、猕猴桃、七叶树、水榆花楸、腊梅、石榴、黄槐、金缕梅、无患子、金合欢等。） 2、春色叶 ①春叶、红色/紫色：（臭椿、五角枫、红叶石楠、黄花柳、卫矛、黄连木、枫香、漆树、鸡爪槭、茶条槭、南蛇腾、红栎、乌桕、火炬树、盐肤木、花楸、南天竹、山楂、枫杨、小檗、爬山虎等。） ②新叶特殊色彩：（云杉、铁力木、红叶石楠。） 二、常色叶植物 1、彩缘 ①银边：（银边八仙花、镶边锦江球兰、高加索常春藤、银边常春藤等。） ②红边：（红边朱蕉、紫鹅绒等。） 2、彩脉 ①红色/银色: （银脉虾蟆草、银脉凤尾厥、银脉爵床、白网纹草、喜阴花等。） ②黄色：（金脉爵床、黑叶美叶芋等。） ③多种色彩：（彩纹秋海棠等。）
④白色或红色叶片、绿色叶脉：（花叶芋、抢刀药等。） 3、斑叶 ①点状：（洒金一叶兰、细叶变叶木、黄道星点木、洒金常春藤、白点常春藤等。） ②线状：（斑马小凤梨、斑马鸭趾草、条斑一条兰、虎皮兰、虎纹小凤梨、金心吊兰等。） ③块状: （黄金八角金盘、金心常春藤、锦叶白粉腾、虎耳秋海棠、变叶木、冷水花等。） ④彩斑：（三色虎耳草、彩叶草、七彩朱蕉等。） 4、彩色 ①红色/紫色：（美国红栌、红叶小檗、红叶景天等。） ②紫色：（紫叶小檗、紫叶李、紫叶桃、紫叶欧洲槲、紫叶矮樱、紫叶黄栌、紫叶榛、紫叶梓树等。） ③黄色/金黄色：（金叶女贞、金叶雪松、金叶鸡爪槭、金叶圆柏、金叶连翘、金山绣线菊、金焰绣线菊、金叶接骨木、金叶皂角、金叶刺槐、金叶六道木、金钱松、金叶风香果等。） ④银色：（银叶菊、银边翠（高山积雪）、银叶百里香等。） ⑤叶两面颜色不同：（银白杨、胡颓子、栓皮栎、青紫木。） ⑥多也是品种：（叶子花有紫色、红色、白色或红白两色等多个品种。） 植物花色、花期配置
水稻苗期叶片白化转绿性状研究进展
水稻苗期叶片白化转绿性状研究进展 摘要：白化转绿突变体在基础理论研究和实际应用研究方面均具有重要意义。介绍了国内外在水稻白化转绿突变体材料的发掘、生理生化特性、性状遗传、基因定位及克隆、分子作用机理和作为标记性状基因应用等方面的研究进展。 关键词：水稻（oryza sativa）；突变体；白化转绿；基因；标 记性状 中图分类号：s511；q343.1 文献标识码：a 文 章编号：0439-8114（2012）23-5241-07 research advances on green revertible albino mutants of rice leaves in seeding stage dong hua-lin，fei zhen-jiang，wei lei，wu xiao-zhi，zhou peng （institute of food crop research of hubei academy of agriculture sciences / hubei key laboratory of food crop germplasm and genetic improvement， wuhan 430064，china）abstract： the gra（green revertible albino） mutant is very important in theoretical research and practical applications. the research advances both at home and abroad in aspects of mutant’s discovering， characters of physiology and biochemistry， hereditary of trait， gene mapping and cloning，
植物叶的形态结构与环境关系
植物叶的形态结构的比较 棉花叶横切（禾本科）：有维管束延伸层，栅栏组织为圆柱形细胞，海绵组织细胞不规则排列，间隙发达。 松树叶横切（裸子植物）：有树脂道，叶肉部分化成栅栏组织和海绵组织，有一圈内形成层，有气孔。 夹竹桃叶横切（旱生）：表皮由2至3层细胞组成复表皮，排列紧密，外被厚的角质层，下表皮有下陷的气孔窝结构，气孔窝内的表皮细胞常特化成表皮毛，叶肉细胞分化成栅栏组织和海绵组织。叶脉是叶肉中的维管组织 眼子菜叶横切（水生）：表皮细胞壁薄，细胞内含叶绿体，外壁没有角质层，不具气孔，叶肉细胞不分化成多层的栅栏组织和海绵组织，细胞间隙发达或分化成大型的气室。
玉米叶横切（C4）：表皮细胞较小，形状较规则，上表皮两个维管束之间有几个大型的薄壁细胞，没有栅栏组织和海绵组织的分化，叶肉细胞小排列紧密,细胞间隙较小，内含叶绿体，维管束鞘为大型单层薄壁细胞，内涵较大的叶绿体，与毗邻的叶肉细胞组成“花环形”结构，为C4植物所特有。 水稻叶横切（C3）：表皮细胞较大，细胞疏松排列，叶肉细胞有栅栏组织和海绵组织的分化，含有正常的叶绿体，维管束较小，维管束鞘细胞没有叶绿体。 植物叶的形态和结构的观察 名科叶形叶序叶脉叶尖叶缘 银杏叶扇形簇生二叉平行 叶脉 叶基（楔形） 不规则 三节 状，中 间凹入 鹅掌楸叶马褂形互生网状脉截形（叶尖） 掌状半 裂 玉簪叶椭圆形簇生弧形平行 脉 急尖（叶尖）全缘
金钱松叶披针形簇生 急形异短尖 （叶尖） 铁树（复叶）羽片条 形 对生叶 序 侧出平行 脉 急尖（叶尖） 羽状全 裂 红花木倒形羽互生网状脉急形异短尖 （叶尖） 细锯状 苦楮披针形互生网状脉尾尖锯状 野生豌豆羽状复 叶 叶须卷 羽状全 裂 植物叶的形态结构与生态环境的关系 摘要：植物由于外界生态因素的影响，逐渐演化出各种各样的形态和结构来适应所生长的环境。其中影响最大的是植物生长周围水分的供应状况。因此，依照植物与水分的关系，可以将植物分为旱生植物、中生植物、水生植物。叶子是花植物的一种主要进行蒸腾的器官，所以旱生植物的叶子为了减少蒸腾，其相适应的结构产生变化。水生植物的叶浸没在水里，在结构上与旱生植物迥然不同。可见不同环境植物叶的形态结构有很大的不同和差距，即使生长在同一环境，它们克
两个新的水稻叶色突变体形态结构与遗传定位研究
中国农业科学 2010,43(2):223-229 Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2010.02.001 两个新的水稻叶色突变体形态结构与遗传定位研究 张力科1，李志彬2，刘海燕1，李如海2，陈满元1，陈爱国2，钱益亮1，华泽田2， 高用明1， 朱苓华1，黎志康1,3 （1中国农业科学院作物科学研究所，北京 100081；2辽宁省稻作研究所，沈阳 110101；3 International Rice Research Institute, DAPO Box7777, Metro Manila, Philippines） 摘要：【目的】对2个新的水稻叶色突变体进行形态结构与遗传分析，并且初步定位这2个突变基因。【方法】在水稻育种材料中分别发现了一株白色条纹叶突变体和一株黄叶突变体，经多代自交已形成稳定的突变系。对突变体的主要形态特征与叶绿素组分等进行分析，观察叶绿体的超微结构，并以这2个突变系杂交产生的F2群体作为定位群体，应用SSR标记对突变基因进行初定位。【结果】与其野生型相比，白色条纹叶突变体的单株穗数减少 12.86%，生育期延长11.27%，黄色叶突变体的株高降低31.08%，千粒重减少14.55%，生育期延长17.86%，并且 2种突变体的叶绿素含量都显著低于其野生型。电镜观察结果表明：2种突变体的类囊体结构异常，与野生型水稻相比，黄色叶突变体的类囊体片层数变少，白色条纹叶中条纹部分的类囊体片层结构几乎消失，正常绿色部分的类囊体结构没有变化。遗传分析表明：这2种突变性状均受1对隐性核基因控制，位于不同染色体上，将突变基因暂时命名为st9(t)(stripe)、chl12(t) (chlorophyll-deficit)。将st9(t)定位到第一染色体短臂最末端，与分子标记RM1331相距9.6 cM，且与标记RM3252等共分离；将chl12(t)定位到第三染色体短臂，与分子标记RM411、RM8208之间的遗传距离分别是1.2、5.1 cM。【结论】发现了2个叶色突变新基因，为下一步的基因克隆与功能分析奠定了基础。 关键词：水稻；白条叶突变体；黄色叶突变体；遗传分析；基因定位 Study on Morphological Structure and Genetic Mapping of Two Novel Leaf Color Mutants in Rice ZHANG Li-ke1, LI Zhi-bin2, LIU Hai-yan1, LI Ru-hai2, CHEN Man-yuan1, CHEN Ai-guo2, QIAN Yi-liang1, HUA Ze-tian2, GAO Yong-ming1, ZHU Ling-hua1, LI Zhi-kang1,3 (1Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081; 2Liaoning Rice Research Institute, Shenyang 110101; 3International Rice Research Institute, DAPO Box7777, Metro Manila, Philippines) Abstract: 【Objective】 The objective of this study is to analyze the morphological structure, chlorophyll components, chloroplast ultrastruture and map genes underlying the two novel leaf color mutants in rice. 【Method】A white stripe leaf mutant and a yellow leaf mutant were found in rice breeding materials. The main agronomic character and chloroplast ultrastructure of the mutants were observed. The mutant genes was mapped with SSR markers and F2 mapping population of the cross between the two mutant lines. 【Result】Compared to their wild-type, the panicles per plant of the white stripe leaf mutant decreased by 12.86%, and the growth duration increased by 11.27%; the plant height of yellow leaf mutant decreased by 31.08% and the growth duration increased by 17.86%, and the photosynthetic pigment contents of both mutants were significantly lower than their wild-type. The result of electron microscope observation showed that the grana structures were unnormal in both mutants. The genetic analysis indicated that the white stripe leaf mutant was controlled by a recessive nuclear gene located on the tip of the short arm of rice 收稿日期：2009-05-15；接受日期：2009-06-12 基金项目：国际先进农业科学技术计划（“948”计划）项目（2006-G1(A)） 作者简介：张力科，硕士研究生。共同第一作者李志彬，硕士研究生。通信作者高用明，研究员，博士。E-mail：irriygao@https://www.sodocs.net/doc/779942828.html,。华泽田，研究员，博士。E-mail：hzetian@https://www.sodocs.net/doc/779942828.html,
植物叶色黄化突变分子机理的研究进展-南方农业学报
0引言 植物叶色突变是植物在生长过程中叶色发生变化的现象，由叶绿素合成受阻或降解加快所引起。植物叶色突变的种类较多，性状较明显，通过观察叶片颜色即可鉴别。根据叶色表型可将其分为白化、条纹、黄化、淡黄绿、淡绿、常绿、斑叶、紫叶、类病 斑、白黄和白绿等类型（Manjaya ，2009；Vairam et al.，2014）。1933年，Killough 和Horlacher 发现了陆地棉（Gossypium hirsutum ）芽黄突变体，但由于叶色突 变会造成作物减产甚至死亡，故被认为是有害突变，在当时未引起重视。自1948年Granick 利用小球藻（Chlorella vulgaris ）失绿突变体W 5验证原卟啉9是叶 收稿日期：2017-03-27 基金项目：国家重点研发计划项目（2016YFD0600605）；江西省林业科技创新专项项目（201406）；广西农业科学院基本科研业务 专项项目（2017YT47）。 作者简介：*为通讯作者，章挺（1981-），副研究员，主要从事林木栽培及育种研究工作，E-mail ：zhangtycx@https://www.sodocs.net/doc/779942828.html, 。刘新亮 （1986-），博士，主要从事观赏植物选育及栽培研究工作，E-mail ：liuxinliang1988@https://www.sodocs.net/doc/779942828.html, 植物叶色黄化突变分子机理的研究进展 刘新亮1，李先民2，何小三1，邱凤英1，章挺1* （1江西省林业科学院，南昌 330032；2广西农业科学院花卉研究所，南宁 530007） 摘要：植物叶色黄化突变具有突变频率高、易鉴别等特点，不仅是基础研究的理想材料，在品种选育和改良中也有重要的利用价值。文章从叶绿素生物合成、血红素代谢、叶绿体发育及叶绿体蛋白代谢等方面，对植物叶色突变相关基因的功能和作用机理进行综述，发现目前对叶色突变分子机理的研究主要集中在叶色突变相关基因功能方面，针对质核信号转导、转录因子及调控元件的研究较少，因此，今后在相关研究中可利用叶色突变体这一理想材料分析鉴定相关基因功能及其互作关系，从对单一基因的研究转向对多个基因甚至功能基因组的系统研究，尤其加强对质核信号转导、转录因子及调控元件的研究；叶色突变体作为作物品种改良的一类特殊种质资源，可通过人工诱导方式增加植物突变频率，在较短时间内获得大量叶色突变体，应用于基因功能及基因间的互作关系等研究，为黄叶植株的选育和遗传改良提供参考。 关键词：叶色黄化突变；叶绿素合成；叶绿体发育；叶绿体蛋白代谢中图分类号：S311 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2017）08-1358-09 A review:Molecular mechanism of plant yellow leaf mutation LIU Xin-liang 1，LI Xian-min 2，HE Xiao-san 1，QIU Feng-ying 1，ZHANG Ting 1* (1Jiangxi Academy of Forestry ，Nanchang 330032，China ；2 Flowers Research Institute ，Guangxi Academy of Agricultural Sciences ，Nanning 530007，China) Abstract ：Yellow leaf mutation are ideal materials for basic research with high mutation frequency and easily identi-fied in nature.They also have important value in variety breeding and improvement.Functions and mechanisms of genes related to leaf color mutation were reviewed from perspectives of chlorophyll synthesis ，heme metabolism ，chloroplast development and chloroplast protein metabolism.The current researches on mechanism of leaf mutants focused on the functions of genes related to leaf color mutation ，but nucleoplasm signal transduction ，transcription factor and regulatory element were only studied by a few.Therefore ，in the future ，leaf mutants ，which is ideal materials ，can be used to study the function of the related genes and their interactions ，and switch the research from single gene to multiple genes or even functional genomes ，especially strengthen the study in nucleoplasm signal transduction ，transcription factor and regulato-ry element.As a special germplasm resource ，leaf mutants can increase plant mutation frequency through artificial induc-tion ，obtain large amount of leaf mutants within short period of time and apply them into the study in interactions between gene functions and genes ，and proude reference for yellow leaf plants breeding and gentic improvement. Key words ：yellow leaf mutation ；chlorophyll synthesis ；chloroplast development ；chloroplast protein metabolism
两个水稻颖壳颜色突变体的遗传分析与基因定位
两个水稻颖壳颜色突变体的遗传分析与基因定位水稻色素不仅对其自身生长发育有重要生理作用,而且在育种上及景观园艺应用等均比较广泛。在EMS诱变粳稻长粒粳(CLG)的突变体库内筛选到一个金黄色颖壳与节间突变体gh881。 与野生型相比,突变体的颖壳与节间均呈金黄色;除单株有效穗数外,gh881突变体的株高、每穗总粒数及实粒数、结实率和千粒重等主要性状均极显著降低。遗传分析和基因定位结果表明,gh881的表型受1对隐性核基因控制,位于第2号染色体短臂,并最终将该基因精细定位于标记FH-13和RH-25之间,物理距离约33.2Kb,该区域中包含四个开放阅读框(ORFs)。 序列分析结果表明,发现其中一个编码肉桂醇脱氢酶(CAD)的基因 OsCAD2(Os02g0187800)的第3563bp处发生了一个单碱基突变(G转换为A),导致该基因编码区的第297位氨基酸由甘氨酸突变为天冬氨酸,由此认为该突变体表型为OsCAD2基因单碱基突变所致。qRT-PCR结果表明,突变体的节间中OsCAD2相对表达量极显著下调,而在剑叶叶鞘及穗部则基本极显著增加,其他相关基因也发生显著变化,证实OsCAD2是木质素代谢中的重要基因,且可能与其他相关基因存在反馈调节。 同时在该突变体库筛选出一个颖壳褐色与胚乳垩白突变体clg-642。与野生型相比,突变体颖壳颜色呈褐色,胚乳垩白度明显增大;胚乳扫描电镜图片及直链淀粉含量定量分析表明,突变体胚乳中淀粉颗粒排列疏松且呈圆形,直链淀粉含量较之野生型降低了17.5%;除单株有效穗数和株高与野生型没有显著差异外, 突变体clg-642的结实率、每穗总粒数、每穗实粒数和千粒重等主要农艺性状均 极显著降低。
几种槭树科植物叶色及生理年变化动态
几种槭树科植物叶色及生理年变化动态 槭树科植物属于双子叶植物纲蔷薇亚纲,乔木或灌木,花小绿色,先开花后生叶或嫩叶长大后才开花,夏后落叶前常变红色。我国的槭树科植物资源有150余种,主要分布在长江流域及西南地区,在医药、保健食品和材用方面都有广泛的应用,但其由于其春季和秋季多彩的叶色主要还作为园艺观赏和园林建设材料而使用。 对于叶色的研究,前人已有广泛的论述,但大多仅停留在单一的彩叶树种,不同的论述差异较大。本研究以13种槭树科植物为材料从形态和生理变化方面来探讨槭树科植物叶色及生理年变化动态,初步的结果如下:1.在9月至11月期间,红王子、绯红王槭、细叶红皇后、鹅掌枫、葡萄叶枫、红皇后羽毛枫、红晕羽毛枫、两头红枫的叶色由绿色变为红色,日本黄枫、细叶糖槭、川岛枫、荷兰黄枫的叶色由绿色变为黄色;在3月至4月期间,13种槭树科植物的叶片均呈现彩色,其中日本黄枫、川岛枫、荷兰黄枫叶色为黄色,红王子、鹅掌枫、葡萄叶枫、红晕羽毛枫、两头红等叶色为红色。 2.通过综合分析发现,红王子、绯红王槭、细叶红皇后、红皇后羽毛枫、红晕羽毛枫、两头红的春季彩色叶色持续时间长达60d,细叶糖槭春季叶色经历由绿色新生叶转变成红绿相间的色彩叶再变为绿色的过程,而蝴蝶枫秋季叶色则保持黄绿相间的花叶,在景观配置中,可充分利用这些品种叶色的丰富性,彩叶时间的持续性,从而增加景观色彩层次感,延长景观最佳观赏时间。 3.除了花色素苷含量/叶绿素比值这一主要因素,通过对选取材料叶绿素含量的测定,13种槭树科植物中有10种叶绿素总含量在叶色由绿转红(黄)的过程中均是下降的,其中,日本黄枫由0.914 mg/g降至0.164 mg/g;细叶糖槭由1.068 mg/g降至0.241 mg/g;