小麦黄化突变体叶绿体超微结构研究

利用透射电镜对小麦自然黄化突变体及其突变亲本(西农1718)叶片细胞叶绿体的数目、形态及超微结构进行比较分析。结果发现:(1)3种不同黄化程度突变体的叶绿体分布、数目、形状及大小与突变亲本无明显差异;(2)突变体叶绿素含量为野生型58%的黄绿植株与其突变亲本叶绿体超微结构无明显差异,基质类囊体与基粒类囊体高度分化,基粒数目以及基粒片层数目较多;(3)突变体金黄和绿黄植株的叶绿素含量分别为野生型的17%、24%,其叶绿体超微结构与突变亲本明显不同,突变体的叶绿体发育存在明显缺陷,其中突变体金黄植株的叶绿体内无基粒、基质片层清晰可见,有淀粉粒,嗜锇颗粒较多,而突变体绿黄植株的叶绿体内有基粒,但明显少于突变亲本,且基粒片层较少,基质类囊体较发达。结果表明该黄化突变体叶绿体超微结构的改变,是由于叶绿素含量降低造成,推测,该黄化突变是由于叶绿素合成受阻导致的。

芥菜型油菜黄化突变体叶片叶绿素合成代谢变化

以芥菜型油菜黄化突变体(L638-y)及其野生型(L638-g)为材料,测定了叶片叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Caro)、Chl合成代谢中间产物含量变化,及叶绿素分解代谢的关键酶叶绿素酶(Chlase)和叶绿素合成代谢相关的氨基乙酰脱氢酶(ALAD)、胆色素原脱氨酶(PBGD)、粪卟啉原Ⅲ氧化酶(CPOX)和原卟啉原Ⅸ氧化酶(PPOX)的活性变化,以揭示芥菜型油菜黄化突变体L638-y叶片缺绿的生化机制。结果显示:(1)从油菜苗期到现蕾期,L638-y叶片总Chl和Caro含量均显著低于L638-g,且Chl b含量降低程度大于Chl a,总Chl含量降低程度大于Caro;(2)L638-y叶片Chlase活性在3～5叶期显著低于L638-g,其它各生长时期二者Chlase活性均无显著差异;(3)L638-y叶片叶绿素合成代谢中间产物氨基乙酰丙酸(ALA)、胆色素原(BPG)、尿卟啉原Ⅲ(UrogenⅢ)和粪卟啉原Ⅲ(CoprogenⅢ)含量均显著大于L638-g,而原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)、镁原卟啉(Mg-Proto)、原脱植基叶绿素(Pchlide)的含量却显著低于L638-g;与L638-g相比,L638-y叶片ALAD活性无显著差异,BPGD活性显著增加,而COPX和PPOX活性却显著降低。研究表明,L638-y叶片叶绿素缺乏的主要原因是叶绿素合成代谢受阻,而并非其叶绿素降解所致,受阻位点在由CoprogenⅢ-ProtoⅨ的反应。这是一种不同于前人报道的新型缺绿突变体。

小麦黄化突变体光合作用及叶绿素荧光特性研究

对小麦自然黄化突变体及其突变亲本(西农1718)的叶绿素含量、光合速率及叶绿素荧光动力学参数进行比较分析.结果显示:(1)突变体金黄株、绿黄株、黄绿株的叶绿素含量均显著低于突变亲本,总叶绿素含量分别为突变亲本的17%、24%和58%,表明该突变体为叶绿素缺乏突变体;3个突变体叶绿素a与叶绿素b的比值(Chl a/Chl b)均小于突变亲本,而且突变体叶绿素含量越低,Chl a/Chl b比值越小,说明该突变体Chl a下降幅度大于Chl b.(2)金黄株净光合速率在孕穗期、开花期仅为突变亲本的5.7%、2.4%;绿黄株净光合速率显著低于突变亲本,为突变亲本的57.7%、43.3%;而叶绿素含量仅为突变亲本一半的黄绿株,其净光合速率接近突变亲本,表明该黄化突变体叶绿素含量在一定范围内单位叶绿素含量的光合效率较高.(3)突变体Fo均显著低于突变亲本;金黄株、绿黄株的Fm,Fv,qP,qN显著低于突变亲本;金黄株Fv/Fm比值(0.671)显著低于突变亲本.研究表明,叶绿素含量在一定范围内减少,未引起突变体叶绿素荧光动力学参数(Fo除外)显著改变,而当叶绿素含量较大程度减少时,这些荧光参数会急剧降低.

一个新的玉米黄化突变体的初步研究

对新发现的玉米黄化突变体的形态特征进行观察,发现突变体茎秆纤细,叶片细长。光合色素含量测定结果表明,突变体叶绿素a(cla),叶绿素b(clb),类胡萝卜素(caro)和总叶绿素(chl)含量均极显著低于正常自交系,caro/chl显著高于正常自交系,推测突变体为总叶绿素缺乏型突变。用透射电镜对叶绿体超微结构进行观察,发现突变体叶绿体内部有较多嗜锇颗粒,叶绿体结构松散紊乱,基质片层间隙大,有扩张趋势,但基粒数目及垛叠层数在突变体与正常自交系间无明显差异,叶绿体数目在突变体与正常自交系间无显著差异。说明该突变体叶色改变可能与光合色素含量的减少及叶绿体基质片层的结构有关或与叶绿体内大量嗜锇颗粒的存在有关。

文心兰黄化突变体的初步研究

对文心兰品种百万金币的10份体细胞无性系黄化突变体的叶绿素合成和叶绿体结构进行初步分析。结果表明：（1）黄绿条纹突变体（Y1～Y6）的总叶绿素（Chl）和类胡萝卜素（Car）含量显著降低，分别为正常植株的28．47％～87．21％和35．82％～91．98％；Y2、Y3、Y5和Y6的叶绿素a／b比值（Chla／b）显著升高，Y4的Chla／b显著降低；叶绿素合成分别在粪卟啉原Ⅲ（CoprogenⅢ）到原卟啉Ⅸ（ProtoIX）（Y1、Y2、Y3、Y5和Y6），及ProtoIX到镁原卟啉Ⅸ（Mg-ProtoⅨ）（Y4）的位点受阻。（2）完全黄化突变体（Y7～Y10）的Chl和Car含量显著降低，分别为正常植株的10．94％～15．22％和22．06％～28．94％；Chla／b显著升高，Chl／Car显著降低；叶绿素合成在CoprogenⅢ到ProtoⅨ的位点受阻。（3）黄叶组织内叶绿体和基粒片层减少；部分叶绿体异常，基粒片层稀疏松散或缺失，基质中含较多嗜饿颗粒和囊泡。（4）利用ISSR引物UBC827和UBC897在突变体中各检测出1个多态性位点。叶绿素合成受阻和叶绿体发育异常导致叶绿素含量减少是突变体叶片呈现黄色的主要原因。

水稻单叶独立转绿型黄化突变体grc2的鉴定与基因精细定位

转绿型叶色突变体是研究植物叶绿体分化与发育的基础材料。grc2是利用60Co-γ射线诱变籼型三系保持系T98B后获得的单叶独立转绿型黄化突变体。grc2植株上任一叶片刚抽出时为黄色,在生长10 d左右后变绿,具有单叶不依赖于植株特定发育阶段而独立转绿的特性。与野生型T98B相比,grc2黄化叶片的总叶绿素和叶绿素b含量显著降低,叶绿体滞留在黄化质体阶段,表明grc2可能在叶片早期发育中起关键作用。遗传分析表明,grc2受1对隐性核基因独立控制;利用源于grc2/Nipponbare的F2群体的960个突变单株,将grc2基因定位在STS标记S254与S258之间约31 kb的范围内,该区域含有5个未报道过的注释基因。这些结果为grc2的克隆及功能研究提供了重要信息。

一个新的小麦黄化突变体的遗传研究

通过对冬小麦"西农1718"自然黄化突变体多年连续自交、与突变亲本回交以及与其他基因型进行正反交,研究突变性状的遗传规律。观察统计发现,突变体中金黄株发育至抽穗-开花期前后死亡,黄-绿株自交后代表现为1金黄株︰2黄-绿株︰1绿株,绿株自交后代不再分离;黄-绿株与突变亲本回交及与其他基因型正反交,后代均表现为1黄-绿株︰1绿株。遗传分析表明,该小麦黄化突变体是由一对核基因控制的不完全显性遗传,其中,金黄株是纯合体(au/au),表现为致死,黄-绿株为杂合体(Au/au),绿株为纯合体(Au/Au)。

叶色黄化突变体甜瓜叶片内部生理生化变化的研究

从薄皮甜瓜白莎蜜1号中筛选出一个生长发育正常的自发型叶色黄化突变体9388-1,以突变亲本白莎蜜1号为对照,对其光合色素含量、叶绿素生物合成前体物质含量、叶绿素荧光参数以及叶绿体超微结构进行研究。结果显示:9388-1光合色素含量显著低于白莎蜜1号,而叶绿素a与叶绿素b的比值显著高于白莎蜜1号;叶绿素合成受阻于胆色素原(PBG)与尿卟啉原Ⅲ(UrogenⅢ)之间;荧光参数F0、Pn、ФPSⅡ和ETR显著低于白莎蜜1号,而qN和NPQ显著高于白莎蜜1号,Fm、FV/Fm和qP与白莎蜜1号无显著差异;突变体9388-1的叶绿体内部基粒片层垛叠数有所减少,基粒排列不整齐,呈线条状,基粒片层间距离大,排列疏松,内含物混浊,淀粉粒少,而白莎蜜1号基粒片层结构紧密排列,结构完整,淀粉粒多。表明叶绿素的生物合成受阻,导致叶绿体内部结构发育缺陷,从而影响光合色素的稳定性,改变叶绿体各种色素的含量与比例,最终引起叶色黄化。同时,突变体能及时地耗散过剩的光能,对光合机构起一定的保护作用,维持植株正常生长。

甘蓝型油菜叶色黄化突变体Bn.el1研究

对一个单倍体×二倍体来源的甘蓝型油菜叶色黄化突变体Bn.el1的光合色素质量浓度、农艺性状、叶色遗传和无机营养元素对叶色的影响进行了鉴定.结果表明:该叶色黄化突变体从苗期到蕾苔期表现新叶黄化,为总叶绿素缺乏型黄化突变体,其经济性状较野生型对照变差,叶色黄化性状受1对隐性核基因控制,叶色黄化性状的产生很可能与铁元素的吸收、转运或利用效率降低有关.

芥菜型油菜叶片黄化突变体的初步研究

为了揭示芥菜型油菜叶片黄化突变体的黄化机理,通过田间统计、叶绿素测定和同工酶分析,初步研究了芥菜型油菜叶片黄化突变体L638-y的生物学特性。结果表明,与原始材料L638-g相比,黄化突变体L638-y的子叶宽度、株高、一次分枝数、单株产量均减少,始花期推迟1 d,生育期减少1 d,说明叶片黄化突变对植株发育的进度影响较大;黄化突变体L638-y的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均明显降低,特别是叶绿素b含量锐减,说明突变影响了叶绿素a向叶绿素b的转变;黄化突变体L638-y与原始材料L638-g叶片的过氧化物酶和酯酶同工酶的条带数目以及条带亮度均无明显差异。提示芥菜型油菜黄化突变体L638-y可能为缺总Chl型,导致叶片缺绿的原因为叶绿素代谢异常。

甘蓝型油菜黄化突变体的叶绿体超微结构、气孔特征参数及光合特性

【目的】揭示甘蓝型油菜自发黄化突变体NY的叶绿体超微结构、气孔特征参数与光合色素含量及光合特性之间的关系,为探讨突变材料的黄化机理和在育种实践上的应用提供理论依据。【方法】以突变体NY及其野生型NG,及组配的F1(NY×NG)、rF1(NG×NY)为研究材料,进行五叶期心叶和平展叶的叶绿体超微结构观察、气孔特征参数调查、光合色素含量测定、光合特性测定及农艺性状考察。【结果】突变体NY黄化心叶和黄绿平展叶的叶绿体发育程度均差于野生型NG及F1、rF1;NY黄化心叶下表皮气孔保卫细胞叶绿体数较NG少40%左右,黄绿平展叶中数目与NG等相近;NY的Chla、Chlb、Chl(a+b)、Car含量及组成,净光合速率均显著低于同时期NG及F1、rF1;NY生育期推迟,经济性状变差,单株籽粒产量下降,但组配F1和rF1的农艺性状和光合特性均能恢复至正常水平。【结论】黄化突变体NY是叶绿体结构发育缺陷所导致的缺总叶绿素型突变体,其叶绿体结构发育异常,基粒和基粒片层数的减少致使叶绿素含量过低,是其光合速率较低和农艺性状较差的主要原因。

一个新的水稻黄化突变体的光合作用及叶绿素荧光特性研究

对水稻黄化自然突变体(安农标810S)及其野生型(安农810S)的叶绿素含量、光合速率、叶绿素荧光动力学参数及单株产量进行了比较分析,结果显示:突变体在整个生长发育阶段总叶绿素含量均显著低于野生型,但突变体与野生型各自所配的杂交F1代叶绿素含量没有差异;从叶绿素a/b的比值来看,突变体的比值明显大于野生型;从净光合速率来看,无论是在1 d中的不同时间段,还是在不同发育时期,突变体均高于野生型;在不同发育时期和1 d中的不同时间段,突变体的FV/Fm、FV′/Fm′、φPS2、ETR2及QP均大于野生型,突变体的QN低于野生型;突变体自交繁殖的单株产量高于野生型,且从各自所配的杂交后代F1来看,突变体有较强的配合力。

小麦黄化突变体类囊体蛋白组分及叶绿素的合成特性

为进一步探讨冬小麦品系'西农1718'自然黄化突变体的突变机制,利用SDS-尿素-聚丙烯酰胺凝胶电泳对该黄化突变体及其突变亲本叶绿体类囊体蛋白组分进行比较研究。结果表明,与突变亲本相比,黄绿株(黄化程度较轻的中间型)的60~64 kD和42~54 kD多肽无明显变化,而绿黄株(黄化程度较深的中间型)和金黄株显著减少,且金黄株减少幅度大于绿黄株;黄绿株、绿黄株的33~35 kD多肽表达量明显低于突变亲本,且绿黄株减少幅度大于黄绿株;23和27 kD多肽在突变体中的变化最为显著,金黄株缺失,黄绿株和绿黄株也大幅降低;16~19 kD多肽,黄绿株与突变亲本无明显差异,金黄株和绿黄株大幅度降低。对叶绿素生物合成主要前体物质累积量分析表明,金黄株、绿黄株和黄绿株的δ-氨基乙酰丙酸(ALA)、胆色素原(PBG)、尿卟啉III(UrogenⅢ)、粪卟啉原Ⅲ(CoprogenⅢ)和原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)的含量均高于突变亲本,且随突变体黄化程度加深而递增,尤其ProtoⅨ累积更为显著,分离绿株与突变亲本无差别;而金黄株、绿黄株和黄绿株自ProtoⅨ以后的中间产物镁原卟啉(Mg-ProtoⅨ)、原脱植基叶绿素酸酯(Pchlid...

小麦品系“西农1718”黄化突变体的主要农艺性状及细胞遗传学观察

为探究冬小麦品系“西农1718”自然黄化突变体的突变原因，连续多年对该突变体进行田间观察、记载和考种，并对其花粉母细胞减数分裂和花粉粒活性进行观察和检测。结果发现，突变体叶色自出苗即与突变亲本有差异，随着生育进程，黄化程度加深。其中，极端黄化类型（金黄株）植株矮小，孕穗期至开花期前后死亡；黄一绿中间型植株茎、叶、穗呈不同程度的黄绿色，发育时期较突变亲本晚6～8d，苗相显弱，能结实，但结实率、粒重和发茅率有所降低。黄绿中间型突变体花粉母细胞染色体数目和减数分裂正常，花粉活力也正常。

一个新的黄瓜叶色黄化突变体的生理特性分析

叶色黄化突变体是开展光合系统的结构和功能、叶绿素生物合成及其调控机制研究的理想材料。以叶色黄化突变体(C528)及其野生型(CCMC)为材料,对其光合色素质量分数、光合作用指标和抗氧化酶活性进行研究,并初步调查突变体的农艺性状。结果表明,突变株C528从子叶期开始表现出叶片黄化,叶片的黄化性状不随发育而转变,其株高、茎粗等显著小于野生型;光合色素质量分数及净光合效率(Pn)显著低于野生型;通过对保护酶活性及丙二醛质量摩尔浓度等指标的测定,结果表明,SOD、POD和CAT活性及丙二醛(MDA)质量摩尔浓度均高于野生型。此研究结果可为阐明黄瓜叶色黄化突变机理及图位克隆突变基因提供基础资料。

水稻叶片全生育期黄化突变体ylg3叶绿素合成特性研究

该研究以野生型缙恢10号为对照,对水稻叶片全生育期黄化突变体ylg3叶绿素合成前体物质进行了研究.结果表明:与野生型缙恢10号相比,突变体ylg3表现为叶绿素缺乏;ylg3的叶绿素合成前体物质受阻于由胆色素原(PBG)合成尿卟啉原Ⅲ(UrogenⅢ)这一步,推测与胆色素原脱氨基酶和尿卟啉原Ⅲ合成酶这2个关键酶活性异常存在一定关系;Pchlide的光转化效率表明,突变体ylg3产生的Chlide少于对照,且用于叶绿素a合成的消耗量和消耗速度也低于对照.这可能是其叶绿素质量分数低的重要原因.

辣椒叶色黄化突变体的遗传及生理特性

以野生型辣椒6421经60Co-γ辐射诱变产生的叶色黄化突变体R24-12-6为材料,比较辣椒叶色黄化突变体与野生型农艺性状、叶绿体超微结构、生理生化特性的差异。结果表明:辣椒叶色黄化突变体黄化性状受隐性单基因的细胞核遗传;R24-12-6果长比6421增加2.06cm,果宽、坐果数和单果质量均低于野生型的,其中坐果数与6421有显著差异;叶绿素含量、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量较野生型降低,差异显著;R24-12-6的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度分别为6421的84.80%、87.96%、98.16%和80.51%,但差异无统计学意义;透射电镜扫描发现辣椒叶色黄化突变体叶绿体数量减少,基粒片层结构减少且排列不整齐。

芝麻黄化突变体YL1的叶片解剖学及光合特性

表型性状标记在作物遗传育种中具有重要的应用价值。在芝麻地方种质"庙前芝麻"中发现了能够稳定遗传的黄化突变体YL1,对该突变体的叶片解剖特征、光合特性及农艺性状的比较分析表明,突变体YL1黄化心叶和平展叶在各个发育时期的叶绿体结构均与同时期野生型存在明显差异,下表皮气孔保卫细胞数是正常叶的2倍左右。YL1的叶绿素a、总叶绿素、类胡萝卜素含量均只有同时期正常含量的30%~40%,叶绿素b含量只有正常叶的20%;光合速率在初花期及以前均显著低于同期正常叶,但到终花期与正常叶相当;YL1的生育期和初花期显著推迟,株高和单株蒴果数明显降低,每蒴粒数和千粒重略微降低。显微观察表明,YL1的叶绿体形态结构发育不规则,基粒和基粒片层数目明显少于野生型,使得叶绿素含量过低,属于叶绿体发育异常导致的叶绿素缺少型突变体。

甘蓝型油菜黄化突变体的光合特性及叶绿素荧光参数分析

调查油菜自发黄化突变体(NY)、野生型(NG)及其正反交后代材料(F1和rF1)的光合色素含量、光合特性、叶绿素荧光参数及农艺性状,分析五叶期各参数的变化规律。结果表明,突变体叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素均大幅减少,其中叶绿素b减幅最大;净光合速率显著降低,胞间CO2浓度升高,但气孔导度与野生型相当,表明光合速率不受气孔限制;光补偿点和光饱和点升高,暗呼吸速率与野生型等相当,表观量子效率和光补偿点处量子效率显著降低;CO2补偿点、光呼吸速率和羧化效率均显著降低,CO2饱和点则显著升高;突变体的荧光参数,包括Fo、Fm、Fv/Fm、Fv'/Fm'、ΦPSⅡ、qp、NPQ和ETR均显著降低,说明光合色素含量降低导致PSⅡ反应中心捕光能力弱和光化学转化效率低,使叶片光合速率降低。突变体的黄化持续时间较长,对生长发育产生影响较大,单株籽粒产量只有野生型的57.09%,但与正常材料组配F1的光合特性和农艺性状均能恢复到正常水平。

薄皮甜瓜叶色黄化突变体的农艺性状调查及红外光谱分析

为了检测叶片中某一基团的差异,是否与色素有关的生物大分子物质有联系,通过对一个新的薄皮甜瓜叶色黄化突变体(9388-1)及正常叶色薄皮甜瓜(1号)进行农艺性状调查及红外光谱分析。结果表明,突变体黄化性状在苗期即表达,整个生育期叶片均呈黄色,两者叶绿素含量有极显著差异,且为非致死性总叶绿素缺乏突变体。在植株形态上没有显著差异;两者叶片生物大分子中的OH、CH2、C-O-C等基团的红外吸收峰强度相近,CO2、C=O、CH3基团的吸收峰强度有差异,根和根的差异不明显。