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从光温敏雄性不育系鄂丰1s的杂交后代获得一种苗期叶片间断失绿的材料,表现为苗期移栽后新生叶片及叶鞘出现横向间断失绿的斑马状条纹。经多代筛选育成斑马叶性状稳定的不育材料B03S。为了探明该性状的遗传生理基础,本研究对B03S在不同播期和不同时期移栽,对其突变表型观察鉴定,在斑马叶性状表现过程中测定叶片色素含量、叶绿素荧光和抗氧化酶活性以及观察叶绿体超微结构。用B03S与恢复系的杂交分离后代分析遗传特性,并通过低温处理及育性鉴定筛选带有标记性状的后代材料。同时利用转录组测序、蛋白质双向电泳和串联质谱鉴定技术分析斑马纹表现时期黄/绿部分叶片基因及蛋白表达差异,并通过qPCR和Western Blot分析对相应时期叶片转录组及蛋白质双向实验结果进行验证。主要研究结果如下:1.斑马叶性状属1对隐性基因控制的遗传性状。以B03S为母本,以常规材料9311、N22、RM5、TXZ为父本进行杂交,F1群体单株在移栽后无突变表型出现,F2群体单株出现性状分离并且符合3:1的分离比。斑马叶植株的多代自交群体中不发生性状分离,能够稳定遗传。同时对较优的杂交组合B03S×9311的后代材料进行连续五年的低温处理和育性鉴定,选育出一套带有斑马叶标记性状的可育材料以及与母本表型相近的斑马叶不育系材料。2.在隐性纯合状态下斑马叶性状需经过移栽过程剌激产生。突变体在秧苗期表现为正常绿色,移栽后一周左右新生叶片及叶鞘表现出一种明显的横向间断失绿的表型。且突变表型仅在移栽后2-3片新生叶中出现,后期再生长的叶片为正常的全绿叶。分期播种移栽及不同时期移栽均能稳定表现出斑马叶性状。3.斑马叶属叶绿素合成与叶绿体发育缺陷类型。斑马叶表现过程中色素含量下降明显,Z-Y中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量分别下降82.8%、81.0%、67.7%,Z-Y叶绿素荧光值F0、Fm显著降低,φPSII、ETR下降幅度分别超过22%和28%,叶绿素荧光相关指标下降与叶片色素含量降低紧密相关。透射电镜结果显示:Z-Y中叶绿体大小正常,内部结构发育不完全,有许多自噬体结构,类囊体缺失严重,基粒数量明显减少,且片层垛叠较少。抗氧化酶活性测定表明Z-Y中SOD、POD酶活最高,且POD酶活差异达到极显著水平。4.斑马叶表现期转录组测序结果筛选出720 DEGs,在Z-Y中有303个基因上调表达,417个基因下调表达,这些基因主要富集在次生代谢产物合成、抗逆、光合、核糖体、内质网蛋白合成过程以及与能量相关的糖/淀粉代谢、氨基酸形成等途径,对抗逆及叶绿体形成相关目的基因进行qPCR验证,结果显示其表达趋势与转录组结果一致。5.斑马叶表现期叶片蛋白质双向电泳鉴定出表达丰度在2倍或2倍以上差异蛋白点46个,仅在Z-Y表达的蛋白点79个,仅在Z-G表达的蛋白点19个。结合已有Rubisco抗体,采用Western Blot对蛋白质双向结果做进一步验证,发现Z-G/Z-Y差异倍数在1.5倍左右,与双向凝胶分析结果一致。串联质谱分析鉴定出28个差异表达蛋白,大部分蛋白质参与蛋白结合、能量代谢、酶活及光合作用相关途径。同时对其中抗逆及叶绿体形成相关蛋白进行了转录水平的验证,基因转录水平与蛋白表达水平存在一定的关系。本研究获得了不育和可育的斑马叶形态标记性状材料和斑马叶性状发生的遗传生理初步结果,对叶绿素合成及叶绿体发育过程的调控基础研究有一定参考作用。在斑马叶性状基因及其对移栽剌激的诱导表达机制尚需深入研究。