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叶片是水稻进行光合作用的主要器官,它对水稻生长发育起着重要的作用,叶片光合作用是水稻产量的主要来源。水稻叶色突变体不仅仅是研究叶绿素的合成、调控和降解的过程、叶绿体的发育和光合作用非常重要的材料,也是水稻遗传育种中一种特异的种质资源。因此,水稻叶色突变体的遗传分析和叶色调控基因的克隆和功能研究,在理论和生产实践中具有重要意义。本实验室用60Co-γ射线辐照处理93-11的干种子,在突变体库中筛选到一个水稻黄绿叶突变体,我们将其命名为ygllift) (yellow green leaf)。本研究进行了突变体的形态学鉴定、主要农艺性状考察、叶绿素含量测定和叶绿体形态电镜观察以及叶绿素荧光动力学等研究,并通过遗传分析和基因精绌定位,初步确定了ygl11(t)的候选基因。主要结果如下：1.突变体ygl11(t)在苗期叶片呈黄绿色,但随植株的生长逐渐转绿,抽穗期变为接近野生型的淡绿色。突变体植株虽能正常结实,但生长势明显弱于野生型,株高降低8.1%,有效穗数减少37.0%,总粒数减少18.5%,千粒重也降低了6.9%。2.叶绿素含量测定结果表明,ygl11(t)突变体叶片中的叶绿素积累显著慢于野生型,随着植株生长,突变体的叶绿素含量增至接近野生型的水平。从苗期到抽穗期,突变体的叶色逐渐转绿,其叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量由占野生型的58.47%、23.77%和49.9%逐渐升至93.56%、76.56%和89.8%。叶绿素a/b值也由7.6降为4.3。这些结果表明,在苗期ygl11(t)突变体的光合色素合成受到严重抑制。3.透射电镜观察分析表明,ygl11(t)突变体的叶绿体发育滞后于野生型：苗期突变体叶绿体的结构正常,但叶绿体中类囊体堆叠数较少,基粒排列较为疏松；分蘖期的叶绿体的基粒片层间距离变大,整个叶绿体富含囊泡状结构,类囊体垛叠数依然较少,整个叶绿体仍然发育不良。而在灌浆期,突变体的叶绿体发育趋于正常。4.荧光动力学分析表明,ygl11(t)突变体光系统Ⅱ (PSⅡ)的供体侧和受体侧都受到显著抑制,光合能力降低,光保护能力下降。突变体ygl11(t)苗期的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)与野生型无明显差异,表明其光合系统结构并没有被破坏,但其PSII的实际光合效率(Y(Ⅱ))、光化学淬灭系数(qP)、PSⅡ电子传递速率(ETR)和非光化学淬灭系数(NPQ)分别减少了27.7%、27.4%、33.6%和21.62%,表明苗期ygl11(t)突变体黄绿叶片中的每个叶绿体的光能吸收率及其光系统的光能利用率都显著降低。5.遗传分析表明,ygl11(t)突变体黄绿叶性状受单隐性核基因控制。该基因被定位在第11号染色体短臂上,命名为YGL11(t),位于InDel标记s11-51和s11-58之间约42kb的区域内。6.该突变体定位区间内共有9个开放阅读框(ORF),其中两个基因与叶绿体发育相关,编码高度同源的54kDa信号识别颗粒蛋白(cpSRP54),分别为LOC_Os11g05552和LOC_Os11g05556。基因测序结果显示,在ygl11(t)与野生型相比,LOC_Os11g05556无序列差异,而LOC_Os11g05552基因在第6外显子上(编码区637-656bp)缺失20bp,产生移码突变,并导致翻译延迟终止。依据此20bp碱基缺失差异设计的InDel标记D5552与YGL11(t)基因共分离,因此初步确定LOC_Os11g05552基因为YGL11(t)的候选基因。7.LOC_Os11g05552口LOC_Os11g05556的Real-time PCR结果显示,两者具有相似的组织表达特异性,主要在绿色组织中表达,其中叶片中表达量最高,其次是叶鞘、幼穗和茎,根中的表达量最低。此外,突变体中LOC_Os11g05552几乎无表达,而LOC_Os11g05556表达量与野生型无异,突变体后期逐渐转绿,推测LOC_Os11g05556对LOC_Os11g05552具有一定的补偿作用。