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叶绿素是地球上最丰富的有机物之一,作为光合系统中主要的光吸收色素,它能通过吸收光能和驱动光合系统反应中心的电子传递,促使植物吸收大气中的CO2和水生成供植株生长发育的碳水化合物。因此,叶绿素对植物的生长发育和农作物的产量有着非常重要的影响。黄叶突变体被认为是探索叶绿素合成和叶绿体发育的分子调控机制的理想材料。为研究水稻叶绿素的代谢机制,我们从水稻T-DNA突变体库中筛选到一个叶黄突变体,命名为ygdl-1。本文中,我们比较了突变体ygdl-1与野生型水稻中花11在叶绿素合成、叶绿体结构和植物糖代谢等方面的差异。主要研究结果如下:1.与野生型水稻中花11相比,突变体ygdl-1中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量明显降低,这表明突变体的叶黄表型是由于色素含量的减少造成的。透射电子显微镜观察叶绿体超微结构显示:与野生型相比,突变体的叶绿体中基粒片层数目减少,基粒垛叠排列也比较松散。2.检索水稻T-DNA插入突变体库RMD发现,在突变体ygdl-1中,T-DNA插入于编码一个果糖-1,6-二磷酸醛缩酶的基因(Os Ald-Y)的启动子内,并大大降低了该基因的表达水平。Real-time PCR的定量结果显示,Os Ald-Y在叶片、茎干和叶鞘等绿色组织中表达量比较高,这强烈提示Os Ald-Y很可能在水稻绿色组织中发挥作用。3.利用气相色谱-质谱法(GC-MS)分析水稻中碳水化合物的含量显示,与野生型水稻相比,突变体中的蔗糖和果糖含量明显减少。同样,突变体中参与细胞质糖异生途径的两个关键酶果糖-1,6-二磷酸酶(FBPase)和蔗糖磷酸酶(SPS1)的表达量也明显降低。因此,我们认为Os Ald-Y很可能在糖异生途径以及水稻中可溶性糖的积累过程中发挥作用。4.大量研究表明,一个蛋白质的功能主要与它所在的位置相关。在烟草表皮细胞瞬时表达GFP::Os Ald-Y融合蛋白发现,Os Ald-Y是一个缺乏可识别过氧化物酶体靶序列却定位在过氧化物酶体中的蛋白,这提示Os Ald-Y参与的糖异生途径可能与过氧化物酶体存在一定联系。综上所述,这些结果表明Os Ald-Y可能通过影响水稻糖异生途径,调控过氧化物酶体的功能,进而影响叶绿素合成、叶绿体发育和水稻生长发育。