水稻一些元素的缺乏或过量都会造成水稻表型上的异常,其中在叶片上的表现尤为明显。本研究在自然生长条件下发现了一个对水稻营养元素吸收和横向运输产生影响,进而造成叶片早衰甚至死亡的突变体,将其命名为lcd-1(leaf cell death 1)。本研究对lcd-1突变体的表型、生理特性及细胞死亡的诱因等进行了综合分析,并通过图位克隆技术成功定位并克隆了其调控基因LCD-1,从而为进一步开展该基因的功能研究奠定了坚实的基础。主要结果如下:1.表型分析表明:lcd-1与野生型相比生长矮小,且在生长发育过程中其基部叶片会自发产生坏死的褐色斑点,并进一步延伸至整个基部叶片。叶片的坏死一般在三叶期开始出现,并一直伴随着植株的生长,其中在分蘖的盛期表现尤为明显,成熟期除了叶片坏死之外还表现出株高的降低以及分蘖的减少。2.生理特性分析表明:lcd-1突变体植株中,产生坏死的基部叶片,其二氨基联苯胺(Diaminobenzidine,DAB)染色比正常生长的其他叶片和野生型叶片染色更为显著,这表明产生坏死的基部叶片中具有更多的H202积累。同时,只在产生坏死的基部叶片中检测到过氧化物酶的积累,这表明H202的过量积累可能是基部叶片坏死的诱因。此外,通过H202和SA对离体叶片的处理,发现在1mM和5mM两个浓度的H202以及SA中,lcd-1突变体叶片均表现出明显的失绿现象,而野生型只在较高浓度的5mMSA中才表现出相似的表型,说明lcd-1突变体对外源H202和SA的响应敏感性比野生型更强。3.遗传分析表明:lcd-1的突变表型受核内隐性单基因控制。利用BSA法在4号染色体上获得连锁标记RM4-1,进一步利用图位克隆技术将lcd-1初步定位于标记ID4-3和ID4-10之间,最终的精细定位将该基因定位于标记ID4-371和ID4-3-8之间,该区间的物理距离为11.3Kb,包含2个候选基因。分别对2个基因进行测序,发现在其中一个候选基因(lcd-1)存在着15bp的缺失,初步确定lcd-1即为目标基因。进而,通过对定位过程中出现异常遗传现象的单株进行检测、分析,进一步为lcd-1即为目标基因提供依据。4.对LCD-1进行同源分析,发现其在拟南芥中的同源基因编码一个凯氏带蛋白,该蛋白的变异会造成凯氏带的异常进而影响相关营养元素的吸收。本研究初步对比分析了lcd-1突变体和野生型植株中Cd、Na、As、K、Mg、Ca、Mo、Fe和Mn无机营养元素的含量,结果表明与野生型相比Fe、As和K的含量在二者之间存在极显著差异,Mn和Na的含量也存在显著差异,表明lcd-1突变体相关无机营养元素含量存在异常。这些营养平衡的紊乱进一步造成了突变体生长发育的异常。