Identification and Fine Mapping of a Gene Related to Pale Green Leaf Phenotype near the Centromere Region in Rice(Oryza sativa)

A thermo-insensitive pale green leaf mutant （pgl2） was isolated from T-DNA inserted transgenic lines of rice （Oryza sativa L. subsp, japonica cv. Nipponbare）. Genetic analysis indicated that the phenotype was caused by a recessive mutation in a single nuclear-encoded gene. To map the PGL2gene, an F2 population was constructed by crossing the mutant with Longtefu （Oryza sativa L. subsp, indica）. The PGL2 locus was roughly linked to SSR marker RM331 on chromosome 8. To finely map the gene, 14 new InDel markers were developed around the marker, and PGL2 was further mapped to a 2.37 Mb centromeric region. Analysis on chlorophyll contents of leaves showed that there was no obvious difference between the mutant and the wild type in total chlorophyll （Chl） content, while the ratio of Chl a / Chl b in the mutant was only about 1, which was distinctly lower than that in the wild type, suggesting that the PGL2 gene was related to the conversion between Chl a and Chl b. Moreover, the method of primer design around the centromeric region was discussed, which would provide insight into fine mapping of the functional genes in plant centromeres.

Inheritance of the Pale—Green Leaf Marker and Sterility Trait in Photo—Thermo Sensitive Genic Male Sterile Rice

P/TGMS (photo-thermo sensitive genie male sterility) lines with pale-green leaf color have been developed in japonica rice. The marker trait is used as an assistant selection in the production of the two-lines system hybrid rice for the improvement of F, seed purity. A joint inheritance study of both leaf color and male sterility is presented for P/TGMS line with pale-green leaf color. The segregation ratios for leaf color in the F2 populations of the three crosses showed 13 : 3 and 15 : 1 at early and late sowing stages (April 26 and June 23) respectively, implying that the leaf color is controlled by two genes with fertility gene as dominant. Sterility level is higher in the early sowing stage than that in the late sowing. The inducement of male sterility is closely related to longer day-length and higher temperature at the developmental stages of young panicle. The genes to govern the leaf color and male fertility are inherited independently.

水稻着丝粒附近一个淡绿叶突变相关基因的定位分析

在T-DNA插入水稻突变体库中,发现了一个以日本晴为遗传背景的温度钝感型淡绿叶突变体pgl2(palegreen leaf 2)。遗传学分析表明该突变性状由1对单隐性核基因控制。利用突变体与籼稻品种龙特甫杂交,构建F2群体对突变基因进行精细定位。初步定位结果显示目的基因与第8染色体上SSR标记RM331连锁,在该标记附近发展了14对INDEL标记,将突变基因进一步定位于着丝粒上2.37 Mb的区间,并对该区间候选基因进行了分析。突变体叶绿素的总量与对照相仿,但是叶绿素a/b比值趋于1,明显低于对照。推测突变基因可能与叶绿素a、b间的转化有关。还就着丝粒中基因定位的引物设计方法进行了讨论。

水稻淡绿叶突变体HM14的遗传分析与基因定位

淡绿叶突变体HM14是通过EMS诱变籼稻IR64获得的,整个生育期叶色均保持淡绿。与野生型相比,突变体除了株高显著降低外,其他农艺性状未发生显著改变。光合色素含量和光合指数测定结果表明,突变体的叶绿素a、b含量较野生型IR64明显下降,突变体的净光合速率显著降低,但蒸腾速率明显上升,光合作用受到显著影响。遗传分析结果表明,突变体淡绿叶性状受一对隐性核基因控制。构建突变体HM14与Moroberekan的F2分离群体作为基因定位群体,将该淡绿叶基因pgl HM14定位在第11染色体短臂RM1812和RM26092两个标记之间大约299kb区间内。

水稻淡绿叶突变体HM133的遗传分析与基因定位

EMS诱导籼稻品种IR64获得淡绿叶突变体HM133。与野生型IR64相比,HM133播种后的第6周和第15周的光合色素含量以及抽穗期的净光合速率显著降低,气孔导度则明显上升;此外,突变体株高、每穗实粒数和结实率等农艺性状也较野生型显著下降。叶绿体超微结构分析表明,分蘖期HM133类囊体基粒片层形状不规则,堆叠凌乱、排列疏松。遗传分析表明HM133淡绿叶性状受单隐性核基因控制。通过分子标记将该基因定位于第3染色体长臂RM143和RM3684之间。该区间内包含编码镁螯合酶D亚基的基因OsCHLD。序列分析表明HM133中该基因第10外显子上有一个从G突变为A的单碱基变异,导致编码的氨基酸由精氨酸变成谷氨酸,推测OsCHLD基因即为控制HM133淡绿叶表型的候选基因。

浅绿叶水稻突变体的特性与遗传分析

在簇生稻与粳稻日本晴杂交后代F8世代中发现一个能稳定遗传的浅绿叶色突变体(pgl,pale green leaf)。与野生型相比,突变体pgl株高、剑叶宽、主穗粒数和千粒重均显著下降。从幼苗开始,突变体pgl叶片都表现为浅绿色。在苗期和抽穗期突变体叶片的叶绿素含量都极显著低于野生型,其中叶绿素b的含量极低,仅为0.002~0.003 mg/g,突变体pgl表现为叶绿素b的缺失。在分蘖期与齐穗期,突变体pgl的净光合作用速率与野生型相当。叶绿体超微结构观察表明突变体pgl的叶绿体基质片层和堆叠层数较少。遗传分析发现浅绿叶色表型由一对隐性细胞核基因控制。采用BSA法,通过全基因组SNP芯片分析,浅绿叶色基因pgl被定位于水稻第10染色体上的22806614~23000408区间,与R1022900951CA标记紧密连锁。突变体pgl与另外3个浅绿叶色突变体(W1、Y406和Y45)的等位性检测结果表明浅绿叶色基因pgl与突变体W1的浅绿叶色基因为等位基因。对pgl的候选基因LOC_Os10g41780(叶绿素a加氧酶,chlorophyll a oxygenase)的序列比对发现,在突变体pgl中,LOC_Os10g41780在第2507和3136位碱基处分别发生1个T的缺失和T变成C的替换。分析发现,第3136位碱基位于第9外显子内,其碱基T变C的替换导致其编码的精氨酸变成色氨酸。本研究鉴定的突变体pgl和W1为LOC_Os10g41780的新变异,为阐明浅绿叶色形成的分子机理和光合作用机理的研究提供了特异资源。

水稻淡绿叶基因PGL11的鉴定与精细定位

【目的】叶片是水稻进行光合作用的主要场所,叶片颜色的变化与水稻的生长发育直接相关。发掘水稻叶色突变体,是水稻功能基因组学研究的重要遗传基础。【方法】利用EMS诱变日本晴获得一个能稳定遗传的淡绿叶突变体,暂命名为pgl11(pale green leaf 11)。在不同生育期测定野生型与突变体的叶绿素含量。在苗期,取野生型与突变体叶片进行叶绿体结构的透射电镜观察。在分蘖期,测定野生型与突变体的光合参数并观察气孔结构。在成熟期,测定野生型和pgl11的主要农艺性状。以pgl11为母本,南京6号为父本构建相应的F2群体,采用图位克隆的方法,对该基因进行定位。【结果】从苗期开始,突变体pgl11的每一片新叶均表现为淡绿色,叶绿素含量显著降低,叶绿体发育异常。随着叶片的生长,叶色由淡绿逐渐转绿,至抽穗期时叶绿素含量亦无明显差异。pgl11还表现光合速率、气孔导度明显下降,胞间CO_2浓度上升。扫描电镜观察发现,突变体pgl11的气孔发育异常。与野生型相比,突变体的农艺性状如株高、剑叶宽、二次枝梗数、每穗粒数、粒长、粒宽、千粒重以及结实率等均显著降低。对叶绿素合成、光合作用以及质体发育相关基因的表达量测定表明,突变体pgl11中参与叶绿体转录和翻译相关基因的表达量显著升高,而叶绿素合成和光合作用相关基因的表达量显著下降。遗传分析表明,该突变表型受一对隐性核基因控制。通过图位克隆的方法将该基因定位于第1染色体上的C6和C8标记之间,物理距离约为110 kb。【结论】该定位区间内未见有叶色相关基因报道,推测PGL11基因可能是一个新的水稻叶色基因。

PGL3对水稻叶绿素合成和叶片衰老的影响（英文）

目的:研究PGL3的遗传机制与生物学功能。创新点:研究一个水稻叶色突变体的鉴定与基因克隆,并探讨其对叶绿素合成和叶片衰老的影响。方法:通过乙基甲磺酸(EMS)诱变,获得了一个淡绿叶突变体pgl3,运用图位克隆法对PGL3进行定位,并对PGL3的功能进行研究。结论:PGL3通过调节叶绿素合成相关基因的表达水平影响叶绿素合成。pgl3叶片中清除活性氧基因转录水平下调,导致活性氧大量积累,表明pgl3可以加速衰老。此外,高温可以抑制植物的生长并加速pgl3衰老。