【摘 要】
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核糖体结合型GTP酶在植物中具有高保守性,通过直接影响核糖体结构与功能在蛋白质翻译过程中起到重要作用,其功能异常对水稻的发育产生严重影响,从而导致异常性状出现。本研究选取了水稻品种嘉花1号经EMS化学诱变处理获得的温敏感叶色突变体ostypa,通过分析突变体的农艺性状,并开展图位克隆定位基因,进行突变体基因互补、亚细胞定位及关联基因表达分析,得到下述结果:一、在20℃低温环境下,ostypa在发芽
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核糖体结合型GTP酶在植物中具有高保守性,通过直接影响核糖体结构与功能在蛋白质翻译过程中起到重要作用,其功能异常对水稻的发育产生严重影响,从而导致异常性状出现。本研究选取了水稻品种嘉花1号经EMS化学诱变处理获得的温敏感叶色突变体ostypa,通过分析突变体的农艺性状,并开展图位克隆定位基因,进行突变体基因互补、亚细胞定位及关联基因表达分析,得到下述结果:一、在20℃低温环境下,ostypa在发芽后出现白化表型,并一直持续至四到五叶期,最后死亡。而在24℃以上的温度环境下,突变体ostypa的表型便恢复至与野生型嘉花1号相仿。二、在低温环境下生长的三叶期ostypa幼苗第三叶叶绿素a（Chla）、类胡萝卜素（Car）和总光合色素（Chl）均相较于野生型显著下降,但叶绿素b（Chlb）呈现显著上升;而高温环境下突变体的各光合色素含量恢复至正常水平。三、透射电镜（TEM）观察显示,野生型（WT）嘉花1号的叶绿体亚显微结构在高低温下均不出现异常,而突变体ostypa在20℃低温环境下出现叶绿体体积异常膨大、形状发生变形、类囊体堆垛疏松和内部空腔增大的异常性状,高温时其叶绿体则与野生型无显著差异。四、遗传分析表明,培矮64S与突变体ostypa的杂交F2子代表型分离比为3（绿）:1（白）,说明ostypa的突变性状受单个隐性核基因ostypa控制。图位克隆和测序定位Os Typ A于2号染色体上In Del分子标记ID02M07096与ID02M7213之间约115.41kb的区间内,且发现区间内编码核糖体结合型GTP酶Typ A/Bip A基因LOC＿Os02g18450（Os Typ A）第三外显子上出现GAG突变为AAG,导致其pp Gpp-Mg2+结合位点电荷分布和空间构象变化,功能异常。五、通过组织特异性分析和亚细胞定位,发现该基因在叶绿体内发挥作用,并特异性地在叶中高表达。六、对Os Typ A进行编码蛋白的同源性遗传进化演化分析,发现其在高等植物中具有较高的保守性,且与单子叶植物亲缘关系相较于双子叶植物更近。综上所述,本研究认为,所发现的核糖体结合型GTP酶Os Typ A基因对水稻在低温胁迫下的生理活动具有重要意义。通过对该基因进行初步研究,期待为后续水稻低温胁迫响应机制和叶绿体发育机制研究提供资料与思路。
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