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玉米（Zea mays L.）是一种广泛种植的高产食品、饲料和生物燃料作物,同时是叶绿体基因进行遗传分析的模型生物。叶色突变体在玉米中普遍存在,其突变基因会对叶绿体发育及叶绿素生物合成和降解过程造成影响。开展玉米叶色突变体的相关研究,对光合作用、光形态建成、基因功能、蛋白质功能、代谢途径及抗性机制的阐述具有重要的理论意义。黄化突变体xy122是本课题组发现的一个自然突变体,本论文以此为研究材料,对其进行表型鉴定、遗传分析、基因精细定位、植物全基因组重测序以及光合色素含量、光合参数、叶绿素荧光参数等生理指标测定分析、叶绿体超微结构观察。主要结果如下:1.突变体xy122的表型特征:突变体自萌发出芽就表现为黄色,温度越高黄化表型越明显,六叶期叶色转绿直到生育期结束。与野生型相比,生长缓慢,开花时间晚一个月左右,但能正常结实,黄化性状能够稳定遗传。2.突变体xy122的遗传分析:将突变体xy122与野生型自交系B73、SX3821、A99、1145、YQ165杂交,构建F2群体。所得F1代表现为正常叶色,F2代正常植株与突变体植株符合3:1的分离比例,说明黄化突变体xy122受1对隐性核基因控制。3.基因定位:用B73等正常自交系与黄化突变体植株杂交所得F2代的黄化单株作为定位群体,将xy122突变基因初步定位于玉米3号染色体的p-mmc0312和p-umc2002标记之间,该区间跨着丝粒。为了对黄化突变体xy122基因进一步定位,设计开发新的标记,最终用20412个定位群体将该基因定位到C50标记和G20标记之间,物理距离为32.59 Mb,遗传距离分别是0.0136cM和0.0068cM,区间内共含有285个基因。对黄化突变体xy122及其近等基因系70961进行全基因组重测序,在定位区间内共检测到92521个单核苷酸多态性和20个插入缺失多态性。4.突变体xy122的生理分析:通过对突变体光合色素、光合作用、荧光参数的测定发现:xy122是一个总叶绿素缺乏突变体,叶绿素a含量降低可能对该突变体黄化表型起了较大作用;在三叶期、六叶期和抽雄期,突变体的光合色素含量逐渐升高,与叶色变化相一致;净光合速率、气孔导度及蒸腾速率均低于野生型,随着叶色变绿,三者呈升高趋势,但胞间CO2浓度逐渐降低并大于野生型;Fv/Fm及PIabs值随着叶色逐渐变绿呈上升趋势,推测可能是由于突变体的某些光合机制得到了修复;F0、Vj值和Wk值随着叶色转绿均呈下降趋势,表明突变体在光抑制过程中主要是非光化学能量耗散起主要作用,突变体光系统II放氧复合体受到损伤,在突变体叶色恢复过程中,随着叶绿素合成量的增加,放氧复合体受损害程度随之减轻,光系统II供体侧光合电子传递链的正常运行得以维持。5.三叶期突变体超微结构观察:突变体的花环结构,维管束鞘细胞、部分叶肉细胞中均出现结构受损的叶绿体,表明在叶片黄化时突变体的叶绿体发育受到了抑制。