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本实验室在蜀恢527的自然突变中筛选到一个水稻新型叶色突变体。与野生型植株相比,突变体苗期前期表型相同,后期叶片横向间断发黄,表现为“斑马纹”,将该突变体命名为zl11(zebra leaf 11)。我们利用zl11与籼稻品种9311杂交得到的F2代对该斑马叶性状做了遗传分析;并以zl11与粳稻品种9516杂交得到的F2为定位群体,对该基因进行了精细定位,并对定位区间内的候选基因进行了预测。主要结果如下:1、斑马叶突变体苗期前期表型与野生型相同,后期开始叶片间断发黄,表现为“斑马纹”;抽穗以后,斑马叶黄斑与绿斑叶色逐渐接近,到成熟期突变体斑马叶消失,但仍存在未能转绿的部分。农艺性状考察结果表明,突变体与野生型相比,其株高、剑叶长、宽、一次枝梗数、二次枝梗数、饱粒数及总粒数极显著降低,穗长和结实率显著升高,而有效分蘖数无明显变化。2、叶绿素含量测定结果表明,叶绿素含量的变化规律与叶色表型变化相一致。总叶绿素含量在苗期、分蘖期、抽穗期和成熟期呈先升高再降低的趋势;分蘖期叶绿素a在突变体叶片的绿斑区域与野生型相比下降了 5.83%,而黄斑区域则降低了 45.94%;叶绿素b则分别下降了 72.81%和65.19%。通过透射电镜对叶绿体的超微结构进行观察发现,突变体绿斑区叶肉细胞与野生型相比基本相同,叶肉细胞内含有正常发育的叶绿体,叶绿体数目无较大差异,基质浓厚,但叶绿体体积增大且形状不规则,基粒数减少,类囊体膜数量增多;而突变体黄区内叶绿体数减少,叶绿体形状不规则,内含有淀粉粒和嗜锇小体,类囊体膜数量增多,但呈片段状稀疏排列,形成许多小片层不规则分布。这说明叶绿素含量降低及叶绿体的发育异常导致突变体zl11的叶色变异。3、叶绿素荧光动力学参数测定结果表明,突变体的绿区与野生型相比,Fv/Fm、qP、NPQ、Y(II)、ETR分别下降了 8.76%、76.04%、17.91%、76.39%和 76.27%;而黄区分别下降了 29.42%、93.75%、33.50%、95.83%和94.92%。说明突变体的光合活性、实际光能转换效率以及PSII的绝对电子传递速率都有所下降,光合效率降低。4、遗传分析表明该突变由单隐性核基因控制。利用突变体zl11与9516杂交得到的F2代,将突变基因定位在第11号染色体长臂标记DW60与DW46之间的53.671Kb区间内。对该区间上存在的候选基因进行了测序及生物信息学分析,与已经公布的日本晴序列比对,结果发现LOCOs11g37130基因的第2外显子上发生了 G到A的单碱基突变,其翻译的氨基酸也发生了变化,由脯氨酸变为亮氨酸。5、LOCOs11g37130基因Real-time PCR分析表明,在野生型蜀恢527植株的各个组织中都有表达,且在叶中表达量最高,而在突变体的叶片中,该基因的表达量明显下降。6、通过RNAi干涉下调候选基因LOCOs11g37130的表达量,可导致野生型叶色发生改变表现为黄绿叶;通过过表达候选基因LOCOs11g37130的表达量,也导致野生型叶色发生改变,使得叶片颜色变深。亚细胞定位分析表明,该融合蛋白主要分布在叶绿体内,与生物信息学中分析的结果一致。由此推断,ZL11蛋白是一个叶绿体蛋白。