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叶片是农作物最重要的源器官,叶绿体是光合作用的场所,其发育的好坏直接影响植株生长发育,最终影响生物量、产量与品质。水稻叶色变异是一类易于鉴定的突变性状,该性状不仅可作为形态标记应用于水稻分子育种,同时该类突变体也是研究水稻功能基因组,尤其是光系统、叶绿素合成代谢以及叶绿体的遗传分化及发育的重要材料。本课题组前期利用EMS诱变籼稻恢复系华占,从后代筛选得到低温敏感的叶片白化突变体oslcd1（Oryza sativa low-temperature-sensitive chlorophyll-deficient 1）。本研究以oslcd1为材料,从生理、细胞、分子等角度解析叶片白化的根本原因。主要结果如下:1.大田条件下,突变体oslcd1的叶片始终呈白绿相间性状白化性,导致其叶绿素含量及净光合速率显著低于对照,最终导致突变体株高、分蘖数及每穗总粒数均极显著低于对照。利用SEM观察突变体发现叶表面刺毛、纤细毛、锯齿毛都多于野生型;进一步利用TEM观察突变体,结果显示,突变体叶肉细胞中很多叶绿体呈液泡化状态。2.人工控温条件下处理突变体oslcd1及其野生型对照,结果显示20℃低温条件下突变体叶片基本呈白化状态,而28℃条件下则与对照无明显差异。进一步测定叶绿素含量,结果显示,与对照相比,20℃低温条件下突变体总叶绿素含量仅为对照的24.72%;而28℃条件下则与对照无显著性差异。荧光参数测定结果显示,不同温度条件下的突变体oslcd1及其野生型对照叶片的潜在最大光合效率无明显差异,但随着温度降低,突变体oslcd1实际光合效率显著性低于野生型,导致这一现象的原因可能是oslcd1的相对电子传递效率低;高温情况下oslcd1的光损伤明显高于野生型。进一步TEM结果显示20℃低温下突变体叶绿体少且发育不完全。3.RNA-Seq结果显示,20℃人工控温条件下大量叶绿体相关基因显著性差异表达,其中上调和下调表达基因数分别为389个和178个。对叶绿素合成和叶绿体发育相关基因表达分析发现,20℃处理下的oslcd1叶片中GluR表达量显著下降,GSA1、CAO2、HEMC、HEME1、OsCHLD、OsCHLH、OsRpoTp、rpoA、rpoB表达量显著性上调;部分已克隆的温敏基因的表达量显著性上调。4.突变体oslcd1对盐胁迫和模拟干旱胁迫敏感。其中,与对照相比,盐胁迫下突变体的株高和根长均显著性低于野生型对照;而模拟干旱胁迫仅显著抑制突变体根的生长。5.遗传分析表明,突变体oslcd1的叶片白化性状受单隐性核基因控制。以oslcd1/02428和oslcd1/中花11的F2隐性极端单株为定位群体,利用图位克隆技术将OsLCD1基因精细定位到水稻第6位染色体的RM19441和R6M37标记之间的710kb区域内,其间含有35个基因。经测序证实LOCOs06g08060的第一个外显子中两个碱基GG突变TT,导致基因翻译提前终止,该基因编码无色花色素双加氧酶（Leucoanthocyanidin Dioxygenase,LDOX）。经遗传互补验证证实LOCOs06g08060就是OsLCD1基因。6.利用基因编辑技术,获得温敏两系白化突变体oslcd1-2,重现低温白化表型。