【摘 要】
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在功能基因组学的研究中水稻的叶色突变体一直是重要材料,其广泛应用于研究植物叶绿体发育、光合作用、氮代谢、叶片衰老等生物学过程的分子机制。通常情况下,叶色突变体是由于叶绿体发育相关核基因发生突变引起的。植物叶绿体的发育和功能依赖于核质基因的共同调控,而参与叶绿体发育调控的核基因数量远远多于叶绿体中基因数量,其重要性不言而喻。本研究使用EMS化学试剂诱变粳稻品种嘉花一号,成功得到了一种白化致死突变体t
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在功能基因组学的研究中水稻的叶色突变体一直是重要材料,其广泛应用于研究植物叶绿体发育、光合作用、氮代谢、叶片衰老等生物学过程的分子机制。通常情况下,叶色突变体是由于叶绿体发育相关核基因发生突变引起的。植物叶绿体的发育和功能依赖于核质基因的共同调控,而参与叶绿体发育调控的核基因数量远远多于叶绿体中基因数量,其重要性不言而喻。本研究使用EMS化学试剂诱变粳稻品种嘉花一号,成功得到了一种白化致死突变体tys9。通过对该突变体的性状特征、生理生化分析以及突变基因的图位克隆研究,我们得出以下结论:1.与野生型嘉花一号相比,突变体tys9在不同的温度条件下,水稻幼叶均呈现出白化表型,并在四叶期开始枯萎死亡,发现三叶期突变体的光合色素相对野生型均出现了显著下调。电镜观察发现tys9可以辨识出完整成形的叶绿体结构,但叶绿体内部染色异于野生型,显示出基质染色深,类囊体膜染色浅的不良特征。这表明tys9突变体的叶绿体发育存在缺陷。2.对tys9突变体与籼稻品种培矮64S杂交的F2代作遗传分析。结果显示该叶色突变性状由单个隐性核基因tys9控制。3.通过图位克隆将突变基因定位在水稻9号染色体上127 kb的区间内,对经一代测序发现一个编码PRIN2蛋白的基因（LOC＿Os09g21460）发生了单碱基突变,使一个甘氨酸替换为精氨酸。进一步的CRISPR/CAS9敲除实验和转基因互补实验都验证该基因LOC＿Os09g21460就是tys9白化突变体的突变基因。4.进一步进行组织特异性表达、亚细胞定位及其编码PRIN2蛋白的氨基酸序列保守性及进化树分析表明:TYS9基因在叶片中高表达、根茎中不表达;其编码蛋白定位于叶绿体;与单子叶植物亲缘关系近、与双子叶植物关系较远。5.转录水平分析表明,NEP依赖的叶绿体基因表达上调,而PEP依赖的叶绿体基因表达下调。尤其是能与PRIN2蛋白互作的核基因编码蛋白（如TRXz和CSP41b）转录水平变化明显。本研究通过克隆了一个新的水稻叶色白化基因TYS9,并对该基因的功能进行了初步分析,将有利于后期基因功能的深入研究,以及完善对叶绿体发育机制的认识。
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