农业生物技术学报

作者：康伟伟, 李哲理, 易自力, 孙志忠, 盛夏冰, 黄安平, 段美娟, 谭炎宁

单位：1 湖南杂交水稻研究中心 杂交水稻国家重点实验室 长沙 410125; 2 湖南农业大学 生物科学技术学院,长沙 410128; 3 湖南农业大学 农学院,长沙 410128; 4 湖南省农业生物技术研究所,长沙 410125

关键词：水稻,黄叶突变体(yl(t)),血红素加氧酶基因1 (OsHO1),叶绿素生物合成,剪切位点突变,

基金：湖南省自然科学基金(2019JJ40206); 湖南杂交水稻研究中心科研创新基金(YB201907); 湖南农业科技创新资金(2017XC09); 国家转基因生物新品种培育科技重大专项(2016ZX08001004)

叶色突变体是解析叶绿素生物合成机理的理想遗传材料。本研究通过辐射诱变从籼稻(Oryza sativa subsp. indica)品种'T98B'中获得了1份黄叶突变体(yellow leaf(t), yl(t)),分析了yl(t)的表型、生理特性及其突变机制。结果表明,yl(t)苗期叶片严重黄化,总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量显著降低,分别为T98B的53.02%、55.35%和46.88%,但随着叶片发育成熟其叶绿素含量逐渐增加。遗传分析发现,yl(t)受1对隐性细胞核基因控制;利用yl(t)与正常叶色粳稻(O. sativa subsp. japonica)品种'日本晴' (Nipponbare, NPB)杂交后的F2群体将yl(t)精细定位在第6染色体1个42 kb的区域内;测序发现,定位区域内yl(t)的血红素加氧酶基因1 (heme oxygenase gene 1, OsHO1)(GenBank No. LOC_Os06g40080.1)的第2外显子与第2内含子之间的剪切位点“AG/GT”上缺失了“T”,进一步经CAPS标记分析证实 该位点与叶色表型存在高度相关性。利用3'端cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends, RACE)从yl(t)中获得了OsHO1的CDS,其在对应于野生型第2内含子的第20~22位碱基(TAA)处发生终止,导致全长CDS比野生型缩短了179 bp;经DNAMAN与CD-search分析推断,yl(t)的OsHO1编码产物C端较T98B缺失了59个氨基酸残基,可能降低血红素结合能力。实时荧光定量PCR分析发现,yl(t)中参与叶绿素合成途径的一些关键基因表达量发生了改变,OsHemA (hemin A gene)(编码谷氨酰-tRNA还原酶)上调而叶绿素酸酯a加氧酶基因(chlorophyllide a oxygenase 1 gene, OsCAO1)和OsNOL (non-yellow coloring 1-like gene)(编码叶绿素b还原酶)明显下调。本研究明确了yl(t)系OsHO1剪切位点变异,为深入认识OsHO1的生物学功能提供了遗传材料。

来源：2020年第12期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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