【摘要】：葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器,其發(fā)育的好壞直接影響植物的光合能力與產(chǎn)量,繼而間接影響糧食作物,如水稻稻米品質(zhì)。因此,研究水稻葉綠體發(fā)育的分子機(jī)制及其對稻米品質(zhì)的調(diào)控,對培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻新材料具有重要意義。本課題組前期利用EMS誘變秈稻恢復(fù)系浙恢7954,獲得苗期葉片表現(xiàn)為黃綠相間的突變體ossfcl(Oryza sative succinate/fumarate carrier 1)。本研究以ossfc1為材料,從生理、細(xì)胞和分子等角度解析引起突變體性狀的原因,主要結(jié)果如下:1.突變體ossf1從一心開始,至5-6葉期,新葉表現(xiàn)為黃綠相間,同時(shí)突變體株高和根系明顯短于野生型;經(jīng)測定突變體ossfcl苗期葉片的葉綠素含量極顯著低于對照,而ROS含量則顯著高于對照;進(jìn)一步利用TEM觀察葉片葉肉細(xì)胞,結(jié)果表明,與對照相比,突變體ossfcl的葉綠體明顯更小,且葉綠體中的淀粉粒數(shù)量也更少。2.大田條件下,突變體ossfcl的堊白米率和堊白度分別高達(dá)93.33%和55.83%,極顯著高于對照的64%和16.95%。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)野生型胚乳細(xì)胞發(fā)育良好,淀粉粒呈棱角多邊形且排列緊密,而突變體ossfc1胚乳細(xì)胞發(fā)育不良,尤其堊白部位淀粉粒呈圓球狀且排列疏松。3.遺傳分析表明,突變體ossfcl性狀受一個(gè)單隱性核基因控制。以ossfc1/02428的F2隱性極端單株為定位群體,利用圖位克隆技術(shù)將OsSFC1基因精細(xì)定位于水稻第3染色體RM14780和RM14784標(biāo)記之間的84.6kb區(qū)域內(nèi),其間含有11個(gè)基因,經(jīng)測序證實(shí)一個(gè)編碼線粒體載體家族基因(Mitochondrial carrierfamily,MCF)LOC_Os03g18160的第一外顯子的第230個(gè)堿基G突變成T,導(dǎo)致氨基酸殘基由甘氨酸變?yōu)槔i氨酸。進(jìn)一步利用dCAPS標(biāo)記確證ossfc1突變位點(diǎn)與其突變性狀共分離。4.qRT-PCR分析表明,OsSFC1基因?qū)儆诮M成型表達(dá),其在水稻葉片、根及愈傷組織中的轉(zhuǎn)錄表達(dá)量較高,且在苗期葉片中的表達(dá)量明顯高于成熟期葉片;進(jìn)一步分析OsSFC1在葉片不同發(fā)育時(shí)期的表達(dá)模式,結(jié)果表明,在葉片生長發(fā)育早期,該基因上調(diào)表達(dá),至30天表達(dá)量到達(dá)最高,而后開始下調(diào)表達(dá)。5.對苗期突變體ossfc1以及野生型浙恢7954的葉片進(jìn)行RNA-seq分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)突變體ossfc1的大量光合作用相關(guān)基因顯著下調(diào)表達(dá);而后利用qRT-PCR驗(yàn)證并獲得基本一致的結(jié)果。6.前人研究表明,OsSFC1基因是酵母ACR1基因的同源基因,而ACR1基因已被證實(shí)與琥珀酸及延胡索酸的轉(zhuǎn)運(yùn)密切相關(guān)。采用一步置換法獲得ACR1基因缺失的酵母菌株BY4741-△acr1。同時(shí)構(gòu)建含有OsSFC1基因的酵母載體pYX212-OsSFCl-1 和pYX212-OsSFCl-2,利用 PEG介導(dǎo)法將其導(dǎo)入BY4741-△acr1,結(jié)果表明攜帶OsSFC1基因的BY4741-△acr1能夠在以酒精為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上生長,從而證實(shí)OsSFC1基因功能互補(bǔ)酵母ACR1基因。
【圖文】：

邐文獻(xiàn)綜述逡逑以及膜間隙（ｉｎｔｅｒｍｅｍｂｒａｎｅ邋ｓｐａｃｅ）；葉綠體基粒（ｇｒａｎｕｍ）由類囊體垛疊而成，逡逑基粒間通過基質(zhì)片層（ｓｔｒｏｍａ邋ｌａｍｅｌｌａ）連接（圖１）。逡逑Ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ逡逑ｉｎｎｅｒ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ邐ｏｕｔｅｒ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ逡逑ｌｕｍｅｎ邐美逡逑＼逡逑ｓｔｒｏｍａ邋ｌａｍｅｌｌａｅ逡逑＼邐：身？逡逑翁蓼逡逑ｓｔｒｏｍａ逡逑ｉｎｔｅｒｍｅｍｂｒａｎｅ逡逑ｓｐａｃｅ逡逑圖１．１葉綠體結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇｌ．邋１邋Ｓｔｒｕｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ逡逑水稻葉綠體的發(fā)育主要包括三個(gè)

外觀品質(zhì)主要由米粒粒形、稻米堊白以及透明度構(gòu)成。粒形常用整精米的長逡逑寬比值來表示，一般來說秈稻較為細(xì)長，而粳稻更為短圓。堊白是指稻米胚乳中逡逑淀粉和蛋白質(zhì)填充較為疏松的不透明部分，稻米堊白是受環(huán)境生態(tài)因子的影響最逡逑大、生態(tài)穩(wěn)定性最差的品質(zhì)性狀指標(biāo)，也是制約當(dāng)前我國稻米品質(zhì)改良進(jìn)程的一逡逑個(gè)瓶頸指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)水稻在灌漿期灌漿物質(zhì)的不足（郭二男等，１９８３）、局部逡逑灌漿不充分（Ｒａｊｕｅｆｆｌ／．，１９９１；程方民等，２０００；湯圣祥等，１９９９）以及灌漿物逡逑質(zhì)在胚乳中的長距離運(yùn)輸（王忠等，１９９５）均可能造成堊白的發(fā)生，而最新研究逡逑基本明確了在水稻籽粒灌漿充實(shí)過程中，淀粉和蛋白合成代謝、氧化還原動(dòng)態(tài)平逡逑衡以及細(xì)胞挽救與防御等通路中的任何基因的調(diào)控紊亂都有可能造成堊白的形逡逑成（ＮｅＶａｍｅｅ／ａ／．，，２０１８）。根據(jù)有無堊白以及堊白發(fā)生位置的不同，有學(xué)者將稻逡逑米分為完全米、腹白米、心白米、背白米以及基白米（圖〗．２）（吳殿星和夏英武，逡逑１９９９）。透明度是指光能夠透過稻米胚乳部分的比率，一般來說稻米的堊白率越逡逑高，相應(yīng)的透明度就越低（趙鏞洛等，２００１）。逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S511;Q943.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 丁芬;蔡偉;劉憲平;;稻米品質(zhì)影響因素及生產(chǎn)技術(shù)措施研究[J];農(nóng)業(yè)科技與裝備;2014年10期

2 葛常偉;胡江;張曉勤;薛大偉;;水稻葉色突變研究進(jìn)展[J];杭州師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年03期

3 李保珠;趙孝亮;彭雷;;植物葉綠體發(fā)育及調(diào)控研究進(jìn)展[J];植物學(xué)報(bào);2014年03期

4 呂艷梅;譚偉平;肖層林;范美蓉;廖育林;;高溫對優(yōu)質(zhì)水稻籽粒淀粉形成及淀粉合成相關(guān)酶活性的影響[J];華北農(nóng)學(xué)報(bào);2014年01期

5 王成璦;趙磊;王伯倫;張文香;趙秀哲;高良文;侯文平;于亞彬;;干旱脅迫對水稻生育性狀與生理指標(biāo)的影響[J];農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào);2014年01期

6 徐銓;唐亮;徐凡;福]屟

本文編號(hào)：2659809