1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
叶色突变体其叶片颜色表现为不正常的绿色,主要表型为叶色变异,是一种极为常见的突变体。通常田间叶色突变多发生在苗期,分蘖盛期。根据苗期叶色的不同表现,可以将叶色突变体分为5种常见的类型,即白化、黄化、浅绿、条纹和斑点[1]。然而不同研究者的研究目的和划分标准不同,其划分结果又略有不同。Awan等[2]根据叶片叶色表型将水稻叶色突变体划分为黄化、黄绿、绿黄、浅绿、绿白、白化、白翠和条纹8种类型。Kusumi等[3]基于光对水稻突变体的发育调控的影响,将叶色突变体分为2类,即光诱导型和非光诱导型。Falbel等[4]则根据叶绿色变异的生理机制将水稻叶色突变体分为缺总叶绿素型、总叶绿素增加型、缺叶绿素a型以及缺叶绿素b型4种类型。许多新的叶色突变体逐渐被人们发现,根据苗期突变体的叶色变异来初步确定突变体的类型依旧是直观、简单、行之有效的方法。
突变体是功能基因组学研究的重要资源,对遗传学家来说具有重要的理论意义和研究价值。通常,突变体主要有两种来源,即自然突变和人工诱变。自然突变是指在自然条件下产生的突变体,不需要复杂的人为因素诱导,一般突变概率比较低。近年来,有关叶色自然突变体的研究常有报道,张毅等[5]从籼稻 G46B与意大利粳稻Sirio杂交后代中发现了白化转绿突变体gra。刘胜等[6]从粳稻品种Asomini组培后代中获得一个稳定遗传的黄绿相间叶色突变体(Zebraleaf,zl2)。李育红等[7]在水稻品种淮稻7 号中发现了一个自然突变材料,且突变性状经多代自交后依旧稳定遗传。人工诱变是指新种质创造的主要手段,主要是通过物理因素和化学因素诱导生物体遗传性状发生变异,其中物理诱变因素包括离子流、 电子束以及粒子射线等;化学诱变由于所使用诱变剂的不同分为多种,目前应用较多且效果较好的化学试剂包括烷化剂和叠氮化物两类[8],其中前者包括甲基磺酸乙脂(EMS)、乙基磺酸乙脂(EES)以及甲基磺酸丙脂(PMS)等,随着分子生物技术的快速发展以及对DNA结构的深入认识,通过基因操作技术诱发的突变也丰富了人工诱变途径,如插入/缺失突变、基因沉默技术等为新的突变体材料的获得提供了保障。
叶色突变是一种表型比较明显的性状突变,是研究植物的光合作用和基因功能等的优良性状特征。白条纹是一类比较多见并且容易获得的叶色突变。Nagamatsu等[9]在1962年首次发现了白条纹突变体。此类突变体一般由核基因或质体基因突变引起,是研究核-质互作模式的理想材料[10]。在许多植物中,如拟南芥、水稻等均已发现白条纹叶突变体的存在。叶绿体是光合作用的主要场所,是植物细胞特有的半自主性细胞器,也是叶绿素、淀粉、脂类和氨基酸的合成场所[11-12]。叶绿素是植物进行光合作用的主要色素,根据叶绿素生物合成途径,如果因结构基因突变而导致其某一合成过程受阻,就会引起叶绿素及其中间产物相对平衡关系改变,导致突变体的叶绿素合成受阻,使突变体的叶绿素含量降低。研究表明,许多叶色突变体表现出明显叶绿素缺乏,这导致其对光能吸收的下降。但也有研究表明叶色突变体表现出较高的光合速率和较强的耐光抑制能力[13]。叶色突变体一般和产量有密切联系。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标和内容
通过F2对白条纹基因进行初定位,以便后期进行候选基因的筛选和功能研究。
3. 研究的方法与方案
研究方法
使用SSR标记图位克隆
4. 研究创新点
控制该条纹叶性状的基因是个新基因。
5. 研究计划与进展
1、2015.12-2016.1完成亲本(宁粳4号和南京11)SSR多态标记的筛选;
2、2016.2-2016.4通过F2分离群体对宁粳4号白条纹突变体基因进行初定位;
3、2016.4撰写毕业论文。
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