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一个水稻“斑马叶”叶色突变体基因zebra leaf2(zl2)的图位克隆
  • ISSN号:1001-7216
  • 期刊名称:中国水稻科学
  • 时间:2013.5.10
  • 页码:231-239
  • 分类:Q343.5[生物学—遗传学] Q754[生物学—分子生物学]
  • 作者机构:[1]中国水稻研究所国家水稻改良中心水稻生物学国家重点实验室,浙江杭州310006, [2]杭州师范大学生命与环境科学学院,浙江杭州310036
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(31201193,31201195); 浙江省自然科学基金资助项目(Y12C130012); 国家863计划资助项目(2011AA10A101); 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(2012RG002-1)
  • 相关项目:水稻低温白叶突变体wll1的基因克隆及功能研究
中文摘要:

从粳稻品种Asominori组培后代中获得一个稳定遗传的黄绿相间叶色突变体(zebra leaf 2,zl2)。该突变体在苗期表现为黄绿相间的斑马状,分蘖后期斑马叶性状逐渐减弱,到抽穗期叶片逐渐变为淡黄色。与野生型相比,zl2在3叶期、分蘖盛期、抽穗期及成熟期叶片的叶绿素、类胡萝卜素含量显著降低,成熟后其结实率、千粒重、株高也显著下降。电镜观察结果显示,苗期zl2叶片黄色部分叶肉细胞中叶绿体显微结构发生了明显的异常,而绿色部分与野生型基本一致。遗传分析结果表明,zl2突变性状受一对隐性核基因控制。从zl2与籼稻品种南京11衍生的F2群体中挑选1607株表现为突变性状的分离单株,最终将该突变基因定位于第11染色体约164.3kb的区域内。基因预测表明该区域内存在13个ORFs,其中ORF12编码一个类胡萝卜素异构酶,序列分析表明突变体中的该基因第10个内含子与第11外显子的交界处碱基A突变为T,导致cDNA发生错误剪切,缺失4个碱基,产生移码突变,并于第395个氨基酸处提前终止。RT-PCR分析表明,相对野生型在突变体中ZL2的表达量显著下降,同时叶色相关基因PORA、RbcL、RbcS、Cab1、Cab2、psaA、psbA、OsDVR表达量也显著下降,而HEMA1、YGL1、V1、V2、SPP、OsPPR的表达量显著上升。结果表明ZL2在水稻叶绿素合成及叶绿体发育中起着重要作用。

英文摘要:

A yellow and green zebra leaf mutant zebraleaf 2 (zl2) displayed a distinctive zebra leaf at seedling stage, and the leaves of the mutant gradually turned yellow after heading. Compared with wild type, the chlorophyll and carotenoid contents of zl2 were significantly reduced at trileaf stage, tillering stage, heading stage and mature stage. The seed setting rate, grain weight and plant height of zl2 also decreased significantly. The ultrastructures of chloroplasts in the mesophyll cells of the yellow part of seedling of zl2 have obvious differences from that of wild type. Genetic analysis showed that the phenotype of zl2 was controlled by a single recessive nuclear gene. Total 1607 zebra leaf plants selected from the F2 population of zl2 / Nanjing 11 were used to finemap the mutant gene. Finally, ZL2 gene was narrowed to the 164.3 kb region on chromosome 11. There are 13 ORFs in this region, and a single base mutation was found in the ORF12 which encode a carotenoid isomerase. And as a result, four bases were missed in cDNA of ORF12 of zl2, leading to frameshift and the amino acid premature termination at the 395th. Compared with the wild type, the expression level of ZL2 and the genes involved in the control of leaf color and photosynthesis, such as PORA, RbcL, RbcS, Cab1, Cab2, psaA, psbA and OsDVR decreased significantly in the mutant, while those of HEMA1, YGL1, V1, V2, SPP and OsPPR increase significantly. The results suggested that ZL2 act a very important role in chlorophyll biosynthesis, chloroplast development and photosynthesis in rice.

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期刊信息
  • 《中国水稻科学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:农业部
  • 主办单位:中国水稻研究所
  • 主编:程式华
  • 地址:杭州市体育场路359号中国水稻研究所内
  • 邮编:310006
  • 邮箱:cjrs@263.net
  • 电话:0571-63370278
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-7216
  • 国内统一刊号:ISSN:33-1146/S
  • 邮发代号:32-94
  • 获奖情况:
  • 首届全国科技期刊评比二等奖,第二届全国优秀科技期刊评比三等奖,农业部浙江省优秀期刊,国家期刊奖百种重点期刊,百种中国杰出学术期刊,中国精品科技期刊,中国国际影响力优秀学术期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,美国剑桥科学文摘,美国生物科学数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17826