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普通小麦（Triticum aestivum L.）是人类赖以生存的重要粮食作物之一,并且是继玉米和水稻之后的第三大粮食作物。小麦为全球大约40%的人口提供了食物,同时为全球人口供应了大约20%的热量。小麦光合速率的高低及持续时间长短是影响小麦最终收获产量的重要因素,因而培育具有高光合速率,光合作用持续时间较长的小麦品种是提高小麦产量的潜在途径。叶片中叶绿素含量常被作为判断小麦生长状态是否良好的重要标志之一,且小麦叶片叶绿素含量与光合速率有较密切的正相关关系,直接或间接的影响小麦的产量。因此,解析小麦叶绿素生物合成的遗传机制有利于我们培育具有高光合效率的小麦品种。小麦叶色突变体是一类表型容易观察的突变体材料,同时也是研究植物叶绿素生物合成机制的优良材料,对研究如何通过改良光合速率提高小麦产量具有潜在理论研究价值。本文主要以来源于优良小麦品种陕农33中可稳定遗传的叶绿素缺乏突变体chli做为研究对象,鉴定了突变体chli的苗期表型特征、探讨了突变基因的遗传规律及分析了突变基因的功能。主要结果及结论如下:1、表型鉴定。突变体chli在苗期时表现出明显的淡绿叶表型,但是当其生长发育进行到抽穗期时叶片完全复绿。一叶期时,chli叶片中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量均显著低于野生型对照陕农33。分别仅有陕农33的68.2%、43.2%和62.5%。生长到三叶期时,分别为陕农33的84.6%、76.6%和80.4%。成熟收获时,chli在株高、穗长、穗粒数及结实率等农艺性状上与陕农33没有明显差异,但是单株穗数明显少于陕农33。chli和陕农33的叶片结构在一叶期和三叶期均没有明显差异,但是一叶期chli叶片叶绿体中的类囊体明显发育不良,叶绿体基质中类囊体数量明显少于对照陕农33且排列疏松。生长到三叶期时,chli和陕农33叶片叶绿体中的类囊体在外观及数量上趋于一致。这些结果说明突变体chli中突变基因不仅影响叶绿素的合成,而且影响叶绿体中类囊体的发育。2、淡绿叶突变体chli的遗传分析。本研究利用淡绿叶突变体chli和中麦895进行杂交,并对正反交的F1、F2和F2:3代植株进行了表型鉴定和分析。结果显示,正反交F1植株均表现为与中麦895一致的绿色表型。在F2分离群体中,淡绿叶:绿叶植株的比例均符合1:3的分离比。在衍生的F2:3株系中,淡绿叶纯合体:绿叶杂合体:绿叶纯合体植株数的比例均符合1:2:1的分离比。这些结果说明,突变体chli的淡绿叶表型由一对隐性核基因控制。3、淡绿叶突变体chli中突变基因的定位及克隆。在由chli和小麦材料中国春（CS）构建的F2分离群体中,通过利用极端表型植株DNA分别构建DNA混池,通过小麦660k SNP进行基因型分型后,将突变基因定位到了小麦7A染色体670-680 Mb区间内。将该区间内预测得到的基因与拟南芥及水稻叶绿素合成途径相关基因进行比较后,发现小麦中编码镁离子螯合酶I亚基的同源基因Traes CS7A01G480700正好落在此区间内。因此将其定为潜在的候选基因,并命名为TaCHLI-7A。陕农33中该基因有3个考贝,分别为A亚基因组TaCHLI-7A（编码区长1266 bp）、B亚基因组TaCHLI-7B（编码区长1263 bp）、D亚基因组TaCHLI-7D（编码区长1263 bp）。测序发现陕农33的TaCHLI-7A编码区664位的核苷酸G在突变体chli中突变为A。该突变导致蛋白质TaCHLI-7A氨基酸序列221处的天冬氨酸变为突变蛋白质Tachli-7A中的天冬氨酰,并且该突变位点位于镁离子螯合酶I亚基的保守区。4、TaCHLI-7A蛋白质特性分析。TaCHLI-7A蛋白质的大小约为40 k Da,亚细胞定位显示TaCHLI-7A蛋白质被定位于叶绿体上。突变体chli中蛋白质TaCHLI-7A的221位氨基酸残基发生突变后,突变蛋白Tachli-7A自身之间、突变蛋白Tachli-7A和正常蛋白TaCHLI-7A之间均不能发生互作。FERT试验证明,突变蛋白Tachli-7A和TaCHLI-7A之间的互作明显弱于正常蛋白TaCHLI-7A和TaCHLI-7A之间的互作。此外试验还发现,TaCHLI-7A和TaCHLI-7D均可以恢复拟南芥SALK＿050029的叶绿素缺失表型,而突变基因Tachli-7A和B亚基因组考贝TaCHLI-7B无法恢复其表型。这些结果说明,TaCHLI-7A中发生氨基酸残基突变造成蛋白功能丧失是导致chli苗期失绿的主要原因。5、TaCHLI的表达模式。在小麦不同组织中的定量结果显示,TaCHLI的表达模式具有明显的组织特异性。绿色组织中TaCHLI的表达量显著高于非绿色组织。一叶期时chli和陕农33叶片中的TaCHLI表达量没有显著差异。但三叶期时,chli叶片中TaCHLI的表达量高于陕农33。生长后期Tachli-7A的高表达量可能是淡绿叶突变体chli复绿的重要原因之一。6、突变体chli转录组分析。对突变体chli和对照陕农33一叶期和三叶期第一片叶进行转录组分析。结果发现,一叶期时在两者之间共鉴定到486个差异表达基因。相对于chli,陕农33中共有295个基因表达量上调,下调表达的基因有191个。三叶期时,共鉴定到735个差异表达基因,相对于chli,陕农33中共有413个基因表达量上调,下调表达的基因有322个。对这些差异基因进行功能注释及分析后发现,一叶期时这些差异表达基因的功能主要涉及细胞膜和叶绿体膜的膜质转运及其合成代谢过程。在突变体chli中,这些途径的差异可能与其淡绿叶表型的形成密切相关。