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叶色突变体是研究植物光合系统结构与功能、叶绿素生物合成与代谢以及叶绿体发育的理想材料。该研究以黄瓜黄绿叶突变体C777及其野生型CCMC为试材,对其苗期叶片的光合色素质量分数、光合特性、叶绿素荧光参数等进行测定。结果表明,突变体叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素以及总叶绿素质量分数均显著低于野生型;光合特性方面,突变体净光合速率显著低于野生型,而胞间CO_2浓度显著高于野生型,表明突变体对CO2的利用率较野生型低;叶绿素荧光动力学参数的测定结果表明,突变体的F_o、F_m、F_v/F_m、F′_v/F′_m、Φ_(PSⅡ)、qP、ETR和NPQ均显著降低,说明光合色素质量分数的降低导致PSⅡ反应中心捕光能力较弱和光化学转化效率较低,使得突变体光合速率降低。试验为进一步阐明该黄瓜黄绿叶突变体的叶色突变机制和该种质的合理利用提供相关基础资料。 相似文献
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【目的】对黄瓜白化叶片突变体进行生理和遗传分析,并对该突变基因al进行精细定位,为阐明影响黄瓜叶绿体发育的重要代谢或调控机制提供参考。【方法】以2个不同背景的黄瓜材料Gy14和9930为亲本,分别与携带白化突变基因的杂合材料649构建F_2群体。对F_2群体中的野生型和白化突变体进行光合色素含量测定及叶绿体结构观察,同时筛选多态性分子标记引物,结合基因组重测序技术,对突变基因al进行精细定位。【结果】对al突变体进行表型观察,发现刚出土时其子叶颜色浅黄,之后逐渐白化,确定该白化突变为致死突变性状。与野生型相比,al突变体光合色素含量均极显著低于野生型,且叶绿素a、叶绿素b含量平均降低了90%以上。通过透射电镜对叶肉细胞内叶绿体结构进行观察发现,与野生型相比,al突变体子叶叶肉细胞中几乎无法观察到叶绿体的存在。对al突变体进行遗传分析发现,该白化性状是由一对隐性核基因控制的质量性状。通过BSA、分子标记定位、基因组重测序和染色体步移等方法,最终将al基因定位于黄瓜第7号染色体上约66 kb区间内。【结论】黄瓜白化突变的形成与叶绿体的形成密切相关,由单基因突变产生,定位于黄瓜第7号染色体上。 相似文献
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【目的】 为了丰富和加深人们对植物叶色形成的分子机理认识,对水稻黄绿叶突变体ygl3（yellow green leaf 3）进行表型鉴定和基因克隆,阐明YGL3的分子功能,为解析YGL3调控水稻叶色形成的分子机理奠定基础。【方法】 从水稻中花11 CRISPR-Cas9敲除突变体库中鉴定出2份稳定遗传的等位黄绿叶突变体,命名为ygl3-1与ygl3-2,对突变体的表型进行鉴定,测定野生型和突变体苗期的叶绿素含量,运用透射电镜观察野生型和突变体ygl3的叶绿体结构。利用实时荧光定量PCR分析YGL3的组织表达模式,并使用BioXM 2.6软件对YGL3及其同源蛋白序列进行比对,采用酵母双杂交方法筛选YGL3的互作蛋白。【结果】 在苗期,与野生型相比,突变体ygl3叶片黄化,叶绿素、类胡萝卜素和总光合色素含量显著降低。透射电镜结果表明,突变体ygl3叶绿体形态异常,类囊体片层结构较少,而野生型叶绿体形态正常,类囊体片层结构排列有序。CRISPR-Cas9敲除位点鉴定结果表明,LOC_Os01g73450发生单碱基插入,导致蛋白翻译提前终止,该基因编码351个氨基酸的蛋白突变为55个氨基酸的截短蛋白。与野生型相比,LOC_Os01g73450的表达水平在突变体中显著下调。qRT-PCR结果表明YGL3在水稻根、穗、种子、叶鞘以及叶片中均有表达,且叶片中表达水平最高。YGL3编码一个质体定位的尿嘧啶核苷酸激酶。蛋白氨基酸序列比对表明YGL3蛋白在玉米、高粱、拟南芥等物种中均较为保守,与拟南芥同源蛋白氨基酸的同源性为59.4%。qRT-PCR结果表明,叶绿素合成基因（如HEMC、HEME和URO-D）在突变体ygl3中显著下调,而HEMB、HEMF和HEML等叶绿素合成基因在野生型与突变体之间无显著差异。酵母双杂交系统筛选水稻叶片酵母cDNA文库,发现YGL3与RNA编辑因子MORF8存在互作。【结论】 水稻黄绿叶突变体ygl3的表型是由LOC_Os01g73450突变导致,该基因与已报道的水稻黄绿叶基因YL2/YGL8等位。YGL3在叶片中高度表达,同时YGL3与MORF8在酵母中互作。 相似文献
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水稻507ys黄绿叶突变体的遗传鉴定与候选基因分析 总被引：2，自引：0，他引：2
【目的】对水稻507ys黄绿叶突变体进行遗传鉴定与候选基因分析。【方法】用化学诱变剂甲基磺酸乙酯（EMS）处理粳稻品种日本晴（Nipponbare）,从突变体库中获得一份黄绿叶突变体507ys。对该突变体进行表型观察以及主要农艺性状调查分析。将507ys与正常绿色品种进行杂交,调查F1代的叶色表型和F2群体的叶色分离情况,分析该突变表型的遗传行为。利用（507ys/明恢63）的F2作为定位群体,对507ys突变基因进行精细定位且遴选候选基因,对候选基因进行DNA测序验证及编码蛋白序列同源性分析。同时,测定507ys突变体和野生型亲本的光合色素含量,并利用高效液相色谱（HPLC）精确分析它们的叶绿素组成成分,以进一步揭示507ys黄绿叶突变基因的候选基因。【结果】507ys黄绿叶突变体整个生育期呈黄绿色。与野生型亲本日本晴相比,507ys突变体在分蘖期叶片的叶绿素和类胡萝卜素含量分别下降52.1%和58.1%,成熟期株高、每株有效穗数、每穗着粒数和结实率分别减少8.3%、51.0%、7.4%和11.6%。507ys与正常绿色品种日本晴和明恢63杂交的F1表现正常的绿色,F2群体绿色正常植株与黄绿叶突变植株分离比符合3﹕1,表明507ys的黄绿叶突变性状由1对隐性核基因控制。该突变基因定位在第10染色体长臂近端部SSR标记RM333和InDel标记L3之间,遗传距离分别为0.56 cM和0.14 cM,两标记之间的物理距离约为60.2 kb,此区间内包含13个有注释的预测基因。基因组序列分析发现,507ys突变体中编码叶绿素酸酯a加氧酶的OsCAO1（LOC_Os10g41780）在编码区第2 198位碱基（CDS第1 057位碱基）处,碱基G突变为碱基A,造成编码蛋白的氨基酸序列第353位的谷氨酸（E）突变成赖氨酸（K）。对叶绿素组成成分分析表明,507ys突变体叶片中只有叶绿素a,没有叶绿素b。【结论】507ys突变体基因是已报道的叶绿素酸酯a加氧酶基因OsCAO1的等位基因。507ys突变体在OsCAO1外显子上发生的一个点突变使得其体内叶绿素酸酯a加氧酶失活,造成叶绿素b合成受阻。 相似文献
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甘蓝型油菜黄化突变体的叶绿体超微结构、 气孔特征参数及光合特性 总被引：2，自引：0，他引：2
【目的】揭示甘蓝型油菜自发黄化突变体NY的叶绿体超微结构、气孔特征参数与光合色素含量及光合特性之间的关系,为探讨突变材料的黄化机理和在育种实践上的应用提供理论依据。【方法】以突变体NY及其野生型NG,及组配的F1（NY×NG）、rF1（NG×NY）为研究材料,进行五叶期心叶和平展叶的叶绿体超微结构观察、气孔特征参数调查、光合色素含量测定、光合特性测定及农艺性状考察。【结果】突变体NY黄化心叶和黄绿平展叶的叶绿体发育程度均差于野生型NG及F1、rF1;NY黄化心叶下表皮气孔保卫细胞叶绿体数较NG少40%左右,黄绿平展叶中数目与NG等相近;NY的Chla、Chlb、Chl(a+b)、Car含量及组成,净光合速率均显著低于同时期NG及F1、rF1;NY生育期推迟,经济性状变差,单株籽粒产量下降,但组配F1和rF1的农艺性状和光合特性均能恢复至正常水平。【结论】黄化突变体NY是叶绿体结构发育缺陷所导致的缺总叶绿素型突变体,其叶绿体结构发育异常,基粒和基粒片层数的减少致使叶绿素含量过低,是其光合速率较低和农艺性状较差的主要原因。 相似文献
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十字花科Brassicaceae植物多数生长发育时间短,生长过程中自然发生,或使用物理或化学方法诱导,常会出现一些颜色较淡或金黄的突变个体即黄化突变体。这些突变体表型直观,表现为植株矮小,叶绿素较低,植株光合作用受抑制,产量降低,因此黄化突变常被视为有害突变。但近20 a来黄化突变体日益受到研究者们的重视与青睐,被用于研究植物叶绿体结构、叶绿素合成代谢等方面。本研究简要介绍了十字花科植物常见的黄化突变类型及其主要的外观特征,综述了十字花科植物黄化突变体的叶绿体超微结构、光合色素及其光合性能,并对十字花科植物黄化突变的遗传特性、分子机制进行了讨论,为十字花科植物叶色突变研究及新品种选育提供理论基础。参52 相似文献
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水稻黄绿叶突变体ygl13的鉴定及候选基因分析 总被引：2，自引：0，他引：2
【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1 005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。 相似文献
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叶色黄化突变体是开展光合系统的结构和功能、叶绿素生物合成及其调控机制研究的理想材料。以叶色黄化突变体(C528)及其野生型(CCMC)为材料,对其光合色素质量分数、光合作用指标和抗氧化酶活性进行研究,并初步调查突变体的农艺性状。结果表明,突变株C528从子叶期开始表现出叶片黄化,叶片的黄化性状不随发育而转变,其株高、茎粗等显著小于野生型;光合色素质量分数及净光合效率(Pn)显著低于野生型;通过对保护酶活性及丙二醛质量摩尔浓度等指标的测定,结果表明,SOD、POD和CAT活性及丙二醛(MDA)质量摩尔浓度均高于野生型。此研究结果可为阐明黄瓜叶色黄化突变机理及图位克隆突变基因提供基础资料。 相似文献
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水稻OsABC1K3突变体鉴定及其对强光胁迫的响应 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】强光胁迫能够抑制植物光合作用,严重时造成光合器官破坏,影响作物生长和产量。以T-DNA插入突变体为材料,研究水稻ABC1（activity of bc1 complex）激酶基因OsABC1K3响应强光胁迫的生理功能。【方法】根据水稻基因组注释数据库预测的OsABC1K3不同转录本共有序列设计引物,采用3′ RACE对OsABC1K3可变剪接进行验证;从水稻T-DNA插入序列数据库中获得该基因的T-DNA插入突变体osabc1k3,通过加代繁殖和PCR检测取得纯合突变体,调查突变体株高、结实率、种子大小等农艺性状,采用Arnon法测定叶片色素含量,利用LI-6400便携式光合测定系统测定抽穗期旗叶光合速率,采用透射电镜分析叶绿体超微结构;将生长于300 μmol·m-2·s-1光照强度下的野生型和突变体幼苗转移至800 μmol·m-2·s-1光照强度进行强光处理,观察植株表型,分析叶绿体超微结构和叶绿素含量变化;用含20 μmol·L-1甲基紫精（MV）和0.1%吐温20的水溶液喷洒野生型和突变体幼苗叶片表面,以单独用0.1%吐温20喷洒的幼苗作为对照,观察叶片表型,测定处理后超氧化物歧化酶（SOD）活性和丙二醛（MDA）含量;采用实时荧光定量PCR分析突变体淀粉合成、叶绿体异戊二烯基脂合成及叶绿体ABC1激酶基因的表达。【结果】OsABC1K3仅检测到一个转录本LOC_Os05g25840.3。osabc1k3突变体株高和结实率下降,种子变小,其中,粒宽下降了13.4%,粒厚下降了6.8%,千粒重下降了18.2%,而粒长与野生型无显著差异。突变体叶片叶绿素含量下降,而叶绿素a/b和类胡萝卜素含量高于对照。突变体叶绿体形态正常,但缺乏淀粉粒。光合活性分析表明,突变体叶片光合速率与野生型无显著差异。强光处理7 d后,突变体叶片发生黄化;9 d后,部分植株枯死。强光处理后突变体叶绿体类囊体结构紊乱,出现大量的空泡。进一步对叶绿素含量进行测定表明,突变体叶片叶绿素衰减程度显著高于对照。然而,MV处理后突变体叶片坏死程度、SOD活性及MDA含量与野生型无显著差异。此外,OsABC1K3突变影响了叶片淀粉合成、叶绿体异戊二烯基脂合成及叶绿体ABC1激酶基因的表达。【结论】OsABC1K3可能不参与水稻氧化胁迫的防御,而通过遗传控制的信号途径调控强光胁迫响应。 相似文献
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【目的】叶色突变体是研究叶绿素合成、叶绿体发育和光合作用的理想材料,探索小麦黄绿叶突变体的光合生理特性,旨在阐明其光合作用调控机理,为小麦黄绿叶突变体的进一步利用奠定基础。【方法】以野生型冀麦5265和突变体冀麦5265yg为试验材料,对叶色表型进行观察,采用分光光度计和试剂盒法测定色素含量和酶活性,并利用Li-6400便携式光合仪和PAM100叶绿素荧光仪进行光合气体交换参数和叶绿素荧光参数测定。【结果】表型观察和色素含量结果表明,突变体苗期叶片表现为黄绿色,抽穗后叶片逐渐转变为淡绿色。遮阴处理可以使叶片颜色部分复绿,但比野生型略浅,属于光诱导转绿型突变体。突变体叶绿素a和叶绿素b含量显著低于野生型,叶绿素a/b的比值升高,为典型的叶绿素缺乏型突变体;光响应曲线和CO2响应曲线显示,突变体的表观量子效率（AQY）、光饱和点（LSP）、最大净光合速率（Pn-max）、光补偿点（LCP）、暗呼吸速率（Rd）、羧化效率（CE）和饱和CO2浓度（I-sat）显著高于野生型,说明突变体叶片的光合机构稳定,强光下光合速率更高;光合气体交换参数和叶绿素荧光动力学参数表明,突变体的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、光化学量子效率（Fv/Fm）、实际光化学效率（ΦPSII）和光化学淬灭系数（qP）显著高于野生型,说明其具有较强的光能转化和CO2固定能力;突变体的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性均高于野生型,丙二醛（MDA）含量下降,可溶性糖和可溶性蛋白含量升高,说明抗氧化酶系统通过清除氧自由基降低了氧化损伤,突变体叶片细胞膜损害减轻,抗逆性增强;突变体的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）活性显著低于野生型,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）活性显著高于野生型,推测C4 途径光合酶PEPC活性的升高可能是突变体具有较高净光合速率的原因之一。花后遮阴以及外源喷施抗坏血酸AsA和二硫苏糖醇DTT处理表明,突变体对光强变化更敏感、叶片内AsA含量及叶黄素循环效率更高。【结论】黄绿叶突变体冀麦5265yg叶片气孔导度明显改善、热耗散降低、C4途径光合酶活性升高,是其光合速率提高的主要原因。该结果为小麦叶色突变体高光合特性的分子调控机制研究奠定基础。 相似文献
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【Objective】 The present study was aimed at investigating the differences of mutant phenotypes resulting from different mutations in base sequence of rice divinyl reductase gene OsDVR (Os03g22780), and evaluating application potential of this gene in rice breeding as a leaf color marker gene. 【Method】The yellow-green leaf mutants isolated from Indica rice variety G46B and japonica rice variety Nipponbare via ethyl methanesulfonate mutagenesis were detected using high-performance liquid chromatography (HPLC) to screen the mutants accumulating divinyl chlorophyll. Then genetic analysis, gene mapping and allelism test of the target mutants were performed. Subsequently, DNA sequencing of OsDVR gene in these mutants and alignment of the deduced amino acid sequences of homologous DVR proteins were conducted, and leaf photosynthetic pigments, plant phenotypes and main agronomic traits of the mutants were investigated. 【Result】590ys and 525ys, two novel mutants accumulating divinyl chlorophyll, were obtained by screening 53 yellow-green leaf mutants isolated from ethyl methanesulfonate mutagenesis. Their mutant phenotypes were all controlled by a pair of recessive nuclear gene and moreover, the mutant genes were all mapped on the chromosomal region harbouring the 824ys mutant gene reported. Furthermore, allelism test confirmed that the mutant genes of 590ys and 525ys were allelic to that of 824ys. So 590ys, 525ys and 824ys mutants were all OsDVR mutants. However, mutational sites of OsDVR mutant gene and their encoded protein product in the three mutants were different, which resulted in extremely significant differences of chlorophyll contents and compositions, plant phenotypes, main agronomic traits and yields per plant among the three mutants. Among them, 525ys mutant had slight yellow leaves, and its growth and development, main agronomic traits and yield per plant were affected relatively less, indicating that 525ys mutant gene can basically meet the requirements as a leaf color marker gene introduced into rice male sterile lines. 【Conclusion】Different mutations in base sequence of OsDVR gene could result in extremely significant differences of mutant phenotype and yield per plant. The OsDVR mutant gene could be applicable in hybrid rice breeding as a leaf color marker gene. 相似文献
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【目的】探明芥菜型油菜黄化突变体L638-y叶片氨基酸合成代谢网络变化。【方法】以芥菜型油菜黄化突变体L638-y及其野生型L638-g为材料,用氨基酸自动分析仪及实时定量PCR,检测并分析了幼苗叶片游离氨基酸含量及氨基酸合成代谢中8个重要基因的相对表达量。【结果】1) 芥菜型油菜黄化突变体L638-y幼苗叶片游离氨基酸总量低于野生型L638-g,被检测出的17种游离氨基酸中,有10种氨基酸含量低于野生型L638-g,而其他7种则高于野生型L638-g;各游离氨基酸的含量在突变体L638-y与野生型L638-y叶片之间变化幅度不尽相同,其中差异显著的是甘氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、精氨酸,谷氨酸的变化最小。2) 氨基酸合成代谢中8个重要基因表达量变化的分析结果表明,仅谷氨酸族氨基酸生物合成的谷氨酸合酶基因（GSR）的表达在L638-y中呈上调表达趋势,其余的7个基因,即谷氨酰胺合成酶基因(GLN)、天冬氨酸氨基转移酶基因(GOT)、天冬酰胺合成酶基因(ASN)、Δ′-二氢吡咯-5-羧酸还原酶基因(P5CR)、丙氨酸氨基转移酶基因(AAT)、3-磷酸甘油酸脱氢酶基因(PGDH)、ATP磷酸核糖转移酶基因（ATP-PRT）均下调表达。3) 在突变体L638-y叶片氨基酸合成代谢途径中,8个重要基因表达量的变化与相关游离氨基酸含量的变化并不一致,表明氨基酸合成代谢受到了抑制。【结论】芥菜型油菜黄化突变体L638-y幼苗叶片中氨基酸合成代谢和氮代谢受到了抑制。 相似文献
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水分胁迫对辣椒光合作用及相关生理特性的影响 总被引：33，自引：5，他引：28
【目的】研究水分胁迫对辣椒光合作用及相关生理特性的影响, 揭示水分胁迫与辣椒光合作用及生理指标之间的关系,为辣椒栽培管理,抗性筛选提供理论参考。【方法】采用盆栽的方式,分别在正常供水和水分胁迫条件下,研究辣椒生长形态及相关生理指标,光合参数,叶绿素荧光参数,叶片气孔特征及叶绿体超微结构的变化。【结果】水分胁迫显著抑制了辣椒的生长,植株总的干物质含量下降,并且干物质含量向根的分配比例增加,向茎叶的分配比例减少。叶片水势（Ψ）、叶片相对含水量（RWC）、叶绿素（Chl.）及类胡萝卜素（Car.）的含量显著下降,叶片中丙二醛（MDA）含量,游离脯氨酸（Pro）的含量,超氧化物歧化酶（SOD）,过氧化物酶（POD）的活性均有所提高。叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）、PSⅡ光化学量子效率（ΦPSⅡ）、光化学猝灭系数（qP）及光合电子传递速率（ETR）均下降,非光化学猝灭系数（NPQ）和水分利用效率（WUE）提高。水分胁迫后叶片气孔密度、气孔长度、气孔宽度均有所下降,大部分气孔关闭深陷。叶绿体变圆,基粒片层和基质片层弯曲排列紊乱,淀粉粒减少或消失。【结论】水分胁迫下辣椒光合速率的下降主要是由气孔限制引起的。光合参数、叶绿素荧光参数、叶片气孔特征以及叶绿体超微结构的变化与品种的抗性密切相关。 相似文献