叶绿体是植物进行光合作用的细胞器,其发育的好坏直接影响植物的光合能力与产量,继而间接影响粮食作物,如水稻稻米品质。因此,研究水稻叶绿体发育的分子机制及其对稻米品质的调控,对培育优质高产水稻新材料具有重要意义。本课题组前期利用EMS诱变籼稻恢复系浙恢7954,获得苗期叶片表现为黄绿相间的突变体ossfcl(Oryza sative succinate/fumarate carrier 1)。本研究以ossfc1为材料,从生理、细胞和分子等角度解析引起突变体性状的原因,主要结果如下:1.突变体ossf1从一心开始,至5-6叶期,新叶表现为黄绿相间,同时突变体株高和根系明显短于野生型;经测定突变体ossfcl苗期叶片的叶绿素含量极显著低于对照,而ROS含量则显著高于对照;进一步利用TEM观察叶片叶肉细胞,结果表明,与对照相比,突变体ossfcl的叶绿体明显更小,且叶绿体中的淀粉粒数量也更少。2.大田条件下,突变体ossfcl的垩白米率和垩白度分别高达93.33%和55.83%,极显著高于对照的64%和16.95%。扫描电镜观察发现野生型胚乳细胞发育良好,淀粉粒呈棱角多边形且排列紧密,而突变体ossfc1胚乳细胞发育不良,尤其垩白部位淀粉粒呈圆球状且排列疏松。3.遗传分析表明,突变体ossfcl性状受一个单隐性核基因控制。以ossfc1/02428的F2隐性极端单株为定位群体,利用图位克隆技术将OsSFC1基因精细定位于水稻第3染色体RM14780和RM14784标记之间的84.6kb区域内,其间含有11个基因,经测序证实一个编码线粒体载体家族基因(Mitochondrial carrierfamily,MCF)LOC_Os03g18160的第一外显子的第230个碱基G突变成T,导致氨基酸残基由甘氨酸变为缬氨酸。进一步利用dCAPS标记确证ossfc1突变位点与其突变性状共分离。4.qRT-PCR分析表明,OsSFC1基因属于组成型表达,其在水稻叶片、根及愈伤组织中的转录表达量较高,且在苗期叶片中的表达量明显高于成熟期叶片;进一步分析OsSFC1在叶片不同发育时期的表达模式,结果表明,在叶片生长发育早期,该基因上调表达,至30天表达量到达最高,而后开始下调表达。5.对苗期突变体ossfc1以及野生型浙恢7954的叶片进行RNA-seq分析,结果发现突变体ossfc1的大量光合作用相关基因显著下调表达;而后利用qRT-PCR验证并获得基本一致的结果。6.前人研究表明,OsSFC1基因是酵母ACR1基因的同源基因,而ACR1基因已被证实与琥珀酸及延胡索酸的转运密切相关。采用一步置换法获得ACR1基因缺失的酵母菌株BY4741-△acr1。同时构建含有OsSFC1基因的酵母载体pYX212-OsSFCl-1 和pYX212-OsSFCl-2,利用 PEG介导法将其导入BY4741-△acr1,结果表明携带OsSFC1基因的BY4741-△acr1能够在以酒精为唯一碳源的固体培养基上生长,从而证实OsSFC1基因功能互补酵母ACR1基因。