水稻白化转绿突变体v16的表型分析及初定位开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

水稻的叶色突变体是一类非常常见的突变体类型,早在上世纪80年代就已经有关于叶水稻叶色突变体的报道。由于该类型突变体易于观察辨别,同时又与光合作用系统联系紧密,一直受到人们的重视。而叶绿素生物合成与降解途後十分复杂,叶色突变体是研究高等植物的光合作用、叶绿体分化与发育以及叶绿素生物合成的理想材料。再加上叶色突变体可以作为标记性状应用于水稻杂交育种工作中去,故对水稻叶色突变体的研究有着广阔的前景。

水稻(oyzasaftval.)是全世界最主要的粮食作物之一,世界上很多发展中国家和地区都是以水稻作为主要的食物来源,同样我国也是水稻生产消费大国。据相关统计分析的预测,40年之后,全世界人口将达到91亿;而由于当代工业与城市发展加快,耕地面积急剧减少、水荒面积增加,同时也带来了新的病原体与高抗害虫的出现,水稻的育种家和农业科学家正在面临这一大挑战(khush, 1999; peng and huang et al.,2004)。而通过探明水稻表观重要性状(株高、叶色、穗部形态等)调控基因的遗传机制和分子调控的机理,运用分子生物学和生物工程技术手段,是解决这一大挑战的重要途径之一。

1.1水稻叶色突变体的研究进展

1.1.1叶色突变体的类型

在水稻中叶色突变很多,而且主要表现在苗期,十分利于观察,因此通常把苗期的叶色表型作为突变体的分类标准。1940年,gustafsson把突变体分为白化(albino)、黄化(xanthan)、浅绿(virids)、条纹(striata)、斑点(tigrina)等5种主要类型(王彩莲,1990)。awan等则采用更细致的划分原则将突变体分为白化、黄化、浅绿、白翠、绿白、黄绿、绿黄和条纹等多种类型(awan mkd, 1980)。在后续的研究中又相继出现紫叶(purple leaf)、亮绿叶(light green leaf)、苍白叶(pale green leaf)等其他类型的叶色突变体。这些突变体一般在苗期就能观察到突变性状,因此被称为叶绿素缺乏突变体。另外一种叫常绿突变体,一般到生育后期才能观察到突变表型,其最明显的特征是生育末期叶片保持绿色时间较长甚至完全不黄化,在拟南芥、水稻、高粱、玉米(lonoskypm,2004)等很多种物种中都发现了常绿突变体。以表型分类虽然比较直观,但由于植物表型和基因型的对应关系十分复杂,同一个表现型很可能是由完全不同种类的基因突变引起的,一个基因发生不同的突变也可能导致不同的表现型。因此,以苗期叶色划分突变体的种类在一定程度上并不利于水稻功能基因组学的研究。但由于目前仍未发现更为合理系统的分类方法,所以一般仍以苗期的叶色表型为划分依据。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标及内容

水稻全基因组测序工作的圆满结束，标志着水稻基因组研究的重点已经从结构基因组学转向功能基因组学，而对遗传突变体的研究则是其中十分重要的手段之一。因此，本实验基于对水稻叶色突变体的研究，旨在进一步揭示水稻重要性状的相关基因及其分子机制。本研究以一个温敏叶色白化转绿叶色突变体为研究材料。该材料是有籼稻品种9311经过辖射诱变得到,其主要表型为苗期白化,成熟期转绿;而转绿之后其株高、分蘖、产量等农艺性状较之野生型并没有显著差异。本实验中,将突变体v16与野生稻n22进行杂交,观察其f1、f2代的表型,验证其遗传规律。对突变体和野生型植株进行了温敏性的验证实验,并利用f2代极端个体对突变基因进行了初定位,以期发现新的水稻叶绿素合成相关基因,为后续的功能基因组学研究打下基础。

拟解决的关键问题

3. 研究的方法与方案

研究方法

（1）水稻白化转绿突变体v16的分离

（2）水稻白化转绿突变体v16的形态特征及主要农艺性状

4. 研究创新点

叶绿体是植物细胞特有的细胞器,它不仅仅是植物光合作用的场所,也是叶绿素、淀粉、脂质和氨基酸的合成场所。

长期以来,水稻光合作用的相关研究大多停留在生理水平上,同时,传统的杂交育种手段在改良水稻光能利用方面至今尚未取得令人满意的结果,而叶色突变体是开展光合作用研究的理想材料。

叶绿体内许多蛋白复合体的蛋白并不是完全又核基因编码,质体基因也编码了部分叶绿体蛋白复合物。

5. 研究计划与进展

研究计划

(1)在南京农业大学水稻研究所土桥育种基地进行杂交完成杂交种收获f1；

(2)在海南省南京农业大学南繁基地进行繁种售后f2；