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水稻斑点叶突变体是一种重要的的叶色突变体,又称为类病斑突变体,是在没有任何病原菌侵袭下,植物组织出现坏死斑的一种突变体,是一类研究活性氧积累（ROS）和细胞程序性死亡（PCD）作用机制的理想材料。本实验室对籼稻恢复系乐恢188（188R）进行EMS诱变,获得的一份可稳定遗传的斑点卷叶突变体,命名为sprl1（spotted and rolled leaf）。本研究对其进行了表型鉴定、基因克隆、互补验证以及功能研究等,主要研究结果如下:（1）sprl1突变体在整个生育期叶片均会出现红褐色斑点,同时,在三叶期前突变体叶片还发生严重内卷。与野生型相比,sprl1突变体叶片中的光合色素含量显著降低。细胞学观察发现,sprl1突变体的卷叶表型是由于叶片泡状细胞数量和面积减小所引起的。透射电镜观察显示,sprl1突变体的叶绿体变小且形状不正常,基粒垛叠变薄且淀粉颗粒显著增多,表明突变体中叶绿体发育受到抑制。成熟期,sprl1主要农艺性状,如株高、单株有效穗数、主穗着粒数、主穗长和单株产量等比野生型显著降低。（2）生理生化分析显示,与野生型188R相比,sprl1突变体NBT和DAB染色后叶片出现深蓝色和棕褐色,说明sprl1中有活性氧（ROS）积累。且叶片中ROS清除系统中的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）的活性显著高于野生型188R,表明突变体内ROS清除酶系统活性改变。此外,台盼蓝染色结果表明sprl1中大量细胞死亡。（3）遗传分析表明sprl1突变性状受一对隐性核基因所控制;通过高通量测序,Mut Map分析和分子标记定位初步确定候选基因为Os PPO1（LOC＿Os01g18320）,该基因编码原卟啉原Ⅸ氧化酶（Protoporphyrinogen IX oxidasez）,sprl1突变体中Os PPO1基因第516位胞嘧啶（C）突变为胸腺嘧啶（T）,导致143位氨基酸由精氨酸（Arg）变为色氨酸（Trp）。（4）利用高效液相色谱（HPLC）对sprl1突变体和野生型体内的原卟啉Ⅸ含量进行检测,结果显示,突变体中原卟啉Ⅸ含量明显高于野生型,说明突变体内原卟啉原Ⅸ氧化酶（PPO1）存在缺陷。（5）将野生型的Os PPO1基因转入突变体中,转基因互补阳性植株的叶片表型和农艺性状均恢复到野生型水平,表明sprl1的斑点卷叶表型是由于Os PPO1基因突变引起的。（6）sprl1突变体的光温敏感性实验发现,在强光条件下,sprl1产生大量坏死斑;而在弱光条件下,sprl1产生少量坏死斑;在微弱光条件下,sprl1几乎不产生坏死斑。另一方面,在22℃低温条件下,sprl1产生大量坏死斑;而在30℃高温条件下,sprl1产生少量坏死斑,表明sprl1突变体的斑点表型对光照强度和温度敏感。（7）亚细胞定位实验证明Os PPO1蛋白定位于水稻叶绿体。表达模式分析显示,Os PPO1在野生型所有被检测的组织中均有表达,在绿色组织叶片中表达最高。对12个四吡咯合成相关基因,4个光合作用相关基因和7个ROS清除相关基因表达分析表明,与野生型相比,四吡咯合成与光合作用相关基因显著下调,ROS清除相关基因显著上调;同时,对参与叶片发育的5个基因分别在二叶期和五叶期进行了检测,结果显示叶片发育相关基因表达量在二叶期显著下调,在五叶期恢复正常。（8）在中花11中过表达Os PPO1基因,其转基因阳性植株表型和农艺性状与对照无显著差异。通过种子处理与叶面喷施除草剂等实验证明,Os PPO1过表达水稻具有乙氧氟草醚和三氟羧草醚抗性,并且在除草剂处理后不影响其生长和籽粒产量。该基因可能具有潜在的利用价值。