叶色突变体是研究叶绿素合成降解及叶绿体发育分子机制最理想的植物材料,也是研究光合作用机制的特殊材料。本课题前期工作中,发现了一个来源于玉米自交系HZ124B与Lian87杂交后代而获得的叶绿体突变体,并利用BSR-Seq的方法定位到两个突变位点(et2和et5)控制黄化表型。本试验在此工作基础上,对黄化突变体的表型特征、叶绿素及脂质含量、叶绿体结构、光合参数和遗传特点等进行了更加深入的研究,同时对第2染色体上的黄化突变位点(etiolation 2,et2)进行了精细定位。获得的主要研究结果如下:1.表型调查及遗传分析。HZ124B与Lian87杂交得到的F2群体中,野生型和突变体表型数量比满足孟德尔遗传定律15:1(野生型:突变体=1379:76,X2=2.4645<X20.05=3.84,P>0.05),而且HZ124B与Lian87正反交都有黄化突变表型产生,此试验证明黄化表型是由两个细胞核隐性基因所控制。突变体种子由杂合的野生型植株自交分离而获得,播种后从出芽到生长后期的表型都表现为淡黄色,无雌雄穗发生,抽雄期死亡。2.叶绿体结构观察及相关生理生化指标测定。利用透射电子显微镜对野生型和突变体材料进行观察,与野生型相比,突变体叶绿体的结构和外形都发生了明显的变化,类囊体分布混乱。分光光度计测量突变体与野生型叶绿素a、叶绿素b和胡萝卜素,结果表明突变体中色素含量均极显著低于野生型。对野生型和突变体进行光合参数及叶绿素荧光参数测定,发现突变体相关参数低于野生型。突变体脂质含量测定结果显示:突变体的糖脂含量低于野生型,而糖脂含量的减少会影响叶绿体的正常功能,从而影响植株的光合能力。3.et2的精细定位。在原定位区间第2染色体22 M-44 M内开发并筛选9对在双亲间具有多态性的SSR标记和Indel标记;利用F2群体中的杂合植株自交重组分离出的76株黄化突变体将et2定位在标记2-4和umc1024间5.4 M范围内;进而利用包含约50000粒种子的分离群体,共获得3229株黄化突变体;利用et2目标区段原有的多态性标记及新开发的多态性标记,进行重组交换单株的筛选,最终将et2定位在标记Indel2-19和Indel2-21之间约为186 kb范围内。根据玉米公共数据库信息,定位区间含有9个候选基因。4.et2关键候选基因的鉴定。综合定位区间的候选基因功能注释以及RNA-Seq分析结果,目标区段仅有两个差异表达基因Zmet06和Zmet07;进一步通过q RT-PCR表达分析和候选基因测序分析,最终将Zmet07确定为et2关键候选基因。