【摘要】：類病斑突變體常表現(xiàn)出對(duì)一種或多種病原菌的抗性,對(duì)于植物抗性育種和抗病機(jī)制研究具有重要意義。葉片衰老是葉發(fā)育的最后階段,有研究表明,水稻籽粒灌漿所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要來(lái)自于葉片光合作用,高達(dá)60%~80%,延緩葉片衰老有助于水稻增產(chǎn)。經(jīng)甲基磺酸乙酯(EMS)誘變優(yōu)良秈型水稻恢復(fù)系縉恢10號(hào),獲得一個(gè)穩(wěn)定遺傳的類病斑早衰突變體lmps1(lesion mimic and premature senescence 1)。本研究以縉恢10號(hào)為野生型(WT)對(duì)照,對(duì)lmps1突變體進(jìn)行表型鑒定、光合色素與光合參數(shù)分析、細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)分析、組織化學(xué)分析、抗氧化酶活性和H2O2含量測(cè)定、防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)基因表達(dá)分析等一系列研究,并利用分子標(biāo)記對(duì)控制該突變體性狀的基因進(jìn)行定位。主要結(jié)果如下:1.lmps1突變體表型特征lmps1突變體在苗期表現(xiàn)正常,到分蘗早期葉片開(kāi)始出現(xiàn)褐色小斑點(diǎn),斑點(diǎn)數(shù)目隨著植株生長(zhǎng)持續(xù)增加;進(jìn)入孕穗期后,倒4葉尖開(kāi)始萎黃,出現(xiàn)早衰表型;成熟期,斑點(diǎn)幾乎布滿所有葉片,衰老加速,整個(gè)植株呈黃褐色直至死亡。與WT相比,lmps1突變體的穗粒數(shù)顯著降低,株高、穗長(zhǎng)、有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率以及千粒重均極顯著下降。2.lmps1突變體的光響應(yīng)分蘗期對(duì)lmps1突變體尚未出現(xiàn)類病斑的葉片進(jìn)行遮光處理,未遮光部位產(chǎn)生大量的斑點(diǎn),而用錫箔紙遮光部位沒(méi)有斑點(diǎn)或僅產(chǎn)生少量斑點(diǎn);恢復(fù)光照后,遮光部位逐漸出現(xiàn)類病斑。表明lmps1類病斑突變表型的產(chǎn)生受光信號(hào)誘導(dǎo)。3.光合色素含量測(cè)定光合色素含量降低是植物葉片衰老的一個(gè)重要生理特征。孕穗期的光合色素含量測(cè)定結(jié)果顯示,lmps1突變體的葉綠素a(Chla)、葉綠素b(Chlb)、總?cè)~綠素(Total Chl)及類胡蘿卜素(Car)含量均極顯著低于WT。其各功能葉之間的光合色素含量較WT也存在差異,其中倒3、倒4葉的Chla、Chlb、Total Chl及Car含量均極顯著低于倒1葉和倒2葉;且除葉綠素b外,倒3葉Chla、Chlb、Car含量均顯著高于倒4葉,而WT則是相反,倒3、倒4葉更高。葉綠素含量的變化表明lmps1葉片已經(jīng)在生理水平上進(jìn)入衰老階段,且衰老是從倒4葉向倒1葉發(fā)展。4.光合參數(shù)分析光合色素含量降低必將影響光合效率。與WT相比,lmps1的凈光合速率(Pn,μmol m-2 s-1)、氣孔導(dǎo)度(Gs,mmol m-2 s-1)、胞間CO2濃度(Ci,μmol mol-1)與蒸騰速率(Tr,mmol m-2 s-1)均差異極顯著。從各功能葉之間的光合參數(shù)來(lái)看,WT的Pn、Gs、Ci、Tr在倒1、倒2、倒3葉中依次顯著降低。lmps1的Pn呈下降趨勢(shì),倒2、倒3葉之間無(wú)明顯差異;Gs、Ci、Tr在倒3葉最高,倒1、倒2葉之間無(wú)明顯差異。表明lmps1光合效率降低。5.細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)比較透射電鏡觀察結(jié)果顯示lmps1的葉綠體數(shù)目減少,部分葉綠體類囊體片層結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p傷降解,且葉尖處降解程度比葉片中部嚴(yán)重。但lmps1葉肉細(xì)胞中也存在結(jié)構(gòu)完好的葉綠體,表明受損葉綠體前期發(fā)育良好,在葉片早衰過(guò)程中逐漸降解消亡。lmps1葉綠體的降解模式,與其葉片的衰老表型基本一致,即葉尖開(kāi)始,然后逐漸向突變體葉片中部與基部延伸。6.組織化學(xué)分析孕穗期對(duì)WT和lmps1突變體的葉片進(jìn)行硝基藍(lán)四氮唑(NBT)和臺(tái)盼藍(lán)染色。NBT染色結(jié)果顯示,lmps1突變體的葉片斑點(diǎn)部位及其周圍被染成深藍(lán)色,而WT葉片僅有極少數(shù)深藍(lán)色小斑點(diǎn)。經(jīng)臺(tái)盼藍(lán)染色后,突變體lmps1的葉片斑點(diǎn)部位及其周圍被染成深藍(lán)色,WT葉片呈現(xiàn)出較為均勻的藍(lán)色。表明lmps1突變體的斑點(diǎn)部位伴隨著活性氧(ROS)積累,并且該處有大量細(xì)胞死亡或細(xì)胞膜遭到破壞。7.葉片H2O2含量檢測(cè)及抗氧化酶活性變化與WT相比:孕穗期的lmps1各葉片H2O2含量顯著升高;倒2葉和倒3葉的POD活性降低,CAT活性在倒1葉、倒2葉、倒3葉中顯著降低;SOD活性在倒1葉中與WT無(wú)明顯差異,倒2和倒3葉中顯著降低。WT和lmps1突變體各功能葉之間的SOD活性、CAT活性均隨葉齡增長(zhǎng)而降低,差異顯著,而POD活性在各功能葉片中差異不顯著。抗氧化酶活性和過(guò)氧化氫含量變化表明在lmps1突變體植株體內(nèi),隨著突變表型的出現(xiàn),其葉片細(xì)胞遭受ROS脅迫,從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。8.lmps1遺傳模式分析用秈稻西農(nóng)1A與lmps1突變體構(gòu)建的F1群體表型均與野生型一致,F2代發(fā)生性狀分離。共收獲正常單株1214株、類病斑早衰突變單株420株,正常單株與突變表型單株數(shù)目的比值為2.89:1。經(jīng)卡平方測(cè)驗(yàn),基本符合隱性基因3:1的分離比例(χ2=0.3949,P=0.5211),表明lmps1突變體的類病斑早衰性狀受1對(duì)隱性核基因控制。9.lmps1基因定位用西農(nóng)1A與lmps1構(gòu)建的F2群體進(jìn)行基因定位。結(jié)果顯示In Del標(biāo)記ZTQ66在正常池和突變池之間存在差異,初步確定該標(biāo)記與LMPS1基因連鎖。進(jìn)一步在ZTQ66兩側(cè)設(shè)計(jì)新的In Del標(biāo)記,根據(jù)交換單株在多態(tài)標(biāo)記間的變化情況,最終LMPS1基因定位在第7染色體長(zhǎng)臂上端粒附近的CY7-8和CY7-60之間,目標(biāo)基因距這2個(gè)標(biāo)記的遺傳距離分別是0.83c M和0.71c M,兩標(biāo)記間物理距離約為167.3Kb。10.防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)基因表達(dá)量分析類病斑突變體中常伴隨防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)基因表達(dá)的變化,可能是類病斑突變體對(duì)病原菌抗性增強(qiáng)原因之一。對(duì)野生型與lmps1防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)基因定量分析,結(jié)果顯示,lmps1除POX22.3相對(duì)WT下調(diào)9倍外,其余POC1、PAL、PBZ1、PR1、NPR1、PR5表達(dá)量明顯升高。防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)基因相對(duì)于WT的表達(dá)量的變化,表明lmps1的突變可能激活部分病程相關(guān)因子,引起水稻防衛(wèi)反應(yīng)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S435.11

【參考文獻(xiàn)】

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4 Marietta Baraoidan;Hei Leung;;Characterization and Genetic Analysis of a Light-and Temperature-sensitive Spotted-leaf Mutant in Rice[J];Journal of Integrative Plant Biology;2011年08期

5 ;RLINl,encoding a putative coproporphyrinogen Ⅲ oxidase,is involved in lesion initiation in rice[J];遺傳學(xué)報(bào);2011年01期

6 ;Genetic analysis and gene mapping of a dominant presenescing leaf gene PSL3 in rice (Oryza sativa L.)[J];Chinese Science Bulletin;2010年23期

7 康玉潔;王月福;趙長(zhǎng)星;王銘倫;徐亮;程曦;;不同施鉀水平對(duì)花生衰老特性及產(chǎn)量的影響[J];中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào);2010年04期

8 許乃霞;楊益花;;抽穗后水稻根系活力與地上部葉片衰老及凈光合速率相關(guān)性的研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2009年05期

9 李國(guó)林;印大中;;ROS介導(dǎo)的蛋白質(zhì)氧化的生化機(jī)制[J];生命的化學(xué);2007年06期

10 馬緒亮;李合松;;雜交水稻早衰機(jī)理研究進(jìn)展[J];湖南農(nóng)業(yè)科學(xué);2007年03期

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本文編號(hào)：2395342