水稻早衰叶突变体PLS2的遗传分析与基因定位

孙玉莹; 郑建敏; 程治军; 蒋开锋; 杨莉; 曹应江; 游书梅; 万建民; 郑家奎; 《作物学报 》 2014 北大核心 CSCD

摘要：叶片早衰引起叶绿素和其他大分子被降解,叶片光合能力降低。这个过程常伴随着活性氧(ROS)的积累,以及细胞中抗氧化酶(SOD、CAT和APX)活性的降低,衰老相关基因(SAG)表达量上调,最终导致整个植株过早成熟,产量降低。因此,研究水稻早衰遗传机制和基因功能对于水稻的遗传改良具有重要的作用和意义。PLS2是通过航天育种工程经空间辐射诱变得来的突变体,在孕穗期表现早衰。与野生型相比,PLS2的光合能力降低,株高变矮,节间和穗长缩短,分蘖数和有效分蘖数减少,穗粒数和结实率明显下降,千粒重降低,穗发育不良,灌浆不充分;叶片的CAT活性显著降低、H2O2积累、死亡细胞增加,叶绿体结构变差,叶绿体中淀粉和嗜锇颗粒增多。黑暗处理加速突变体叶片衰老,叶绿体超微结构球状化。利用PLS2/蜀恢527和PLS2/02428的隐性定位群体,将pls2定位在第3染色体标记RM14704(8 674 283 bp)与SL-I-5(8 758 394 bp)之间,物理距离84.11 kb,区间内包括14个基因,测序发现在LOC_Os03g15840第9个外显子第41位的C被替换为T,导致精氨酸(R)替换为半胱氨酸(C),LOC_Os3g15840编码水稻中的一个糖基转移酶(glycosyltransferases,GTs),可能是pls2的候选基因。为下一步调控基因的克隆和功能研究奠定了基础。

关键词： 叶片衰老 叶绿体 图位克隆 糖基转移酶