斑點(diǎn)葉突變體廣義上屬于葉色突變體,是研究葉綠素代謝的理想材料之一。本研究實(shí)驗(yàn)材料為一個(gè)水稻斑點(diǎn)葉突變體M154,由EMS誘變水稻秈稻品種中鑒100而來。本研究進(jìn)行了遺傳分析和基因定位,主要農(nóng)藝性狀觀察,生理生化指標(biāo)測定,互補(bǔ)驗(yàn)證,基因編輯實(shí)驗(yàn),葉綠素降解代謝過程各種相關(guān)酶活性及代謝中間物的含量測定等研究,補(bǔ)充完善了植物葉綠素降解代謝途徑。研究結(jié)果如下:1.突變體M154的表型特征為:播種后約14天,該突變體的底部葉片開始出現(xiàn)紅褐色斑點(diǎn),播種后約50天,從低位葉到高位葉葉片基部陸續(xù)出現(xiàn)紅褐色斑點(diǎn),并逐漸擴(kuò)散至整片葉。隨后,斑點(diǎn)葉表型逐漸嚴(yán)重,在分蘗后期甚至有許多葉片完全枯萎。在大田條件下,M154的主要農(nóng)藝性狀顯著下降,特別是第三節(jié)間長度的縮短導(dǎo)致植株變矮;突變體和野生型的總?cè)~綠素含量在苗期沒有顯著差異,分蘗期,突變體的總?cè)~綠素含量明顯下降,且光合參數(shù)顯著下降,表明其光合作用能力明顯下降,進(jìn)而導(dǎo)致其主要農(nóng)藝性狀較差。2.突變體M154葉片中存在大量的細(xì)胞死亡:臺(tái)盼藍(lán)染色顯示突變體葉片斑點(diǎn)附近存在大量細(xì)胞死亡,丙二醛（MDA）大量積累致使細(xì)胞膜發(fā)生不可逆損傷,TUNEL實(shí)驗(yàn)顯示DNA嚴(yán)重片... 

【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市

【文章頁數(shù)】：49 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

葉綠素降解代謝過程

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文第二章水稻斑點(diǎn)葉突變體M154的鑒定12生型ZJ100相比，M154的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)出顯著下降，包括株高，節(jié)間長度，穗長，單株分蘗數(shù)，每穗實(shí)粒數(shù)，結(jié)實(shí)率和1000粒重等（表2.1），特別是第三個(gè)和第四個(gè)節(jié)間的長度（圖2.1d），M154明顯短于野生型，是導(dǎo)致突變體植株的株高較野生型植株明顯偏矮的主要原因。而這個(gè)時(shí)期也是突變體斑點(diǎn)葉表型開始嚴(yán)重惡化的時(shí)期。圖2.1M154的表型鑒定Fig.2.1PhenotypiccharacterizationofM154（a）四葉期野生型植株中鑒100和突變體M154，標(biāo)尺：5cm；（b）分蘗期野生型植株中鑒100和突變體M154的葉片表型，標(biāo)尺：2cm；（c）分蘗期野生型植株中鑒100和突變體M154，標(biāo)尺：20cm.；（e）節(jié)間長度；（d）四葉期及分蘗期野生型植株中鑒100和突變體M154的總?cè)~綠素含量。取每個(gè)材料的三個(gè)生物學(xué)重復(fù)數(shù)據(jù)平均值用于分析比較，**表示t檢驗(yàn)在P≤0.01水平下存在顯著性差異。(a)Phenotypeatthefour-leafstage.Bar=5cm;(b)ThetopsecondleavesofZJ100andrcd2atthetilleringstage;Bar=2cm;(c)PhenotypesofZJ100andrcd2attheheadingstage.Bar=20cm;(d)InternodelengthofthemainstematthematurestageinZJ100andrcd2;(e)ChlcontentsofZJ100andrcd2.Valuesaremeans±SD(n=3),**indicatessignificanceatP≤0.01byStudent’st-test.

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文第二章水稻斑點(diǎn)葉突變體M154的鑒定14降。為了探究突變體在黑暗中相較于野生型植株有何變化，我們進(jìn)行了離體葉片的黑暗處理實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)突變體M154的離體葉片相較于野生型植株的離體葉片有“持綠”表型（圖2.2c），且突變體的葉綠素含量下降得更慢，尤其是在黑暗處理后的第四天（圖2.2d）。這清楚地表明了該突變體在黑暗中顯示出“持綠”表型。圖2.2M154的黑暗處理和遮光及機(jī)械損傷處理Figure2.2Themutantstayedgreenunderdarkandtheeffectoflight/woundontheformationoflesioninM154（a）遮光處理；（b）機(jī)械損傷處理；（c）黑暗處理野生型植株中鑒100離體葉片和突變體M154離體葉片的變化情況；（b）黑暗處理下的總?cè)~綠素含量變化情況，取每個(gè)材料的三個(gè)生物學(xué)重復(fù)數(shù)據(jù)平均值用于分析比較。(a)EffectoflightontheformationoflesioninM154,includingbeforeshading,shadedfor4dandreinstatedfor5d.(b)EffectofwoundontheformationoflesioninM154,thewoundwasformedbymechanicalinjury.(c)DetachedM514leavesstayedgreenunderdarkconditions,theupperthreeweretheWTZJ100,thelowerthreewerethemutantM154.(d)Chl)contentsofZJ100andM154at1-8daysafterdarktreatment,Valuesaremeans±SD(n=3)2.2.5M154存在大量細(xì)胞死亡死亡細(xì)胞會(huì)由于細(xì)胞膜失效而無法阻止臺(tái)盼藍(lán)染料進(jìn)入細(xì)胞而被染成藍(lán)色，所以臺(tái)盼藍(lán)染色可作為細(xì)胞膜受損以及細(xì)胞死亡情況的指標(biāo)，為了確定突變體M154的葉片內(nèi)是否存在細(xì)胞死亡，在分蘗期對突變體M154的倒二葉及野生型植株的相同部位進(jìn)行臺(tái)盼藍(lán)染色，結(jié)果顯示，相較于突變體植株的葉片突變體葉片在斑點(diǎn)以及斑點(diǎn)周圍都出現(xiàn)了大量的藍(lán)色斑點(diǎn)，而野生型植株ZJ100的葉片則基本沒有藍(lán)色斑點(diǎn)沉積（圖2.3a），說明突變?

【參考文獻(xiàn)】：
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