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叶片衰老是叶片生长发育的最终阶段,同时也是植物适应环境的重要表现。水稻等主要粮食作物的功能叶片在灌浆结实期提前衰老,缩短了叶片的生理功能期和籽粒充实时间,减少了叶片中光合产物向籽粒的运输,最终导致结实率降低,空秕率增加,粮食产量减产及品质性状(垩白和整精米率等)变差等。因此,研究叶片衰老生理特征及分子机制,对于调控叶片衰老起始和进程,提高作物产量和营养品质具有重要意义。本课题组利用EMS诱变籼稻恢复系浙恢7954获得叶片早衰突变体ospls2 (Qryza sativa premature leaf senescence 2, ospls2)本研究从生理生化,组织细胞以及分子等角度对该突变体进行了系统研究。主要结果如下：1.突变体ospls2的主要农艺性状突变体ospls2叶片叶尖在分蘖期便开始出现锈色斑点,随后向叶基部蔓延,导致整张叶片呈棕褐色,最后枯死。与野生型相比,ospls2突变体的结实率、千粒重和每穗粒数都极显著下降,造成严重减产。2.突变体ospls2对外源H202和ABA的响应用80 mM H202和0.25μM ABA处理突变体ospls2和7954野生型幼苗的实验表明,突变体植株生长受到更严重的抑制。H202处理后,突变体比7954对照的株高极显著下降27.44%。处理后的突变体比其未处理ospls2株高和根长分别下降51.74%和51.26%。ABA处理后,突变体比7954对照的株高和根长分别极显著下降19.08%和20.08%。用高浓度150 mM H202和500 μM ABA处理突变体ospls2和7954成熟期离体叶片的研究表明,处理后离体叶片加速衰老,且突变体ospls2的叶片衰老更加明显。3.突变体ospls2叶片早衰相关的分子水平分析对成熟期突变体ospls2和7954野生型叶片中ABA合成和代谢相关基因的表达分析表明, ospls2叶片中ABA合成相关基因OsNCED1, OsNCED3, OsNCED4和OsNCED5的表达量都极显著高于7954野生型,且ABA分解相关基因ABAox2和ABAox3的表达量极显著低于7954野生型,导致ospls2叶片中内源ABA含量过高,加速叶片衰老,同时对外源ABA也更敏感。野生型7954和ospls2突变体植株成熟期剑叶中衰老相关基因的相对表达量分析表明,与野生型7954相比,ospls2突变体叶片中衰老相关基因SGR、Osh36、 OsI85、OsI57和调控ABA信号途径的OsNAP基因的表达量都显著增加,说明ospls2突变体植株内衰老相关基因的相对表达量已远高于野生型,叶片衰老进程更快,衰老生理生化反应更剧烈。4.OsPLS2定位及候选基因的确定和功能验证利用ospls2/02428的F2代群体作为定位群体,将OsPLS2定位在第3号染色体的RM15363和RM15361标记之间。通过对候选基因进行测序,发现在LOC_Os03g38990的ORF区域发生了一个碱基G突变成A,进而造成该基因成熟mRNA的剪切发生变化,氨基酸编码区发生移码突变。并由遗传互补实验证实了突变体ospls2早衰表型确实是由于基因OsPLS2突变引起。结合OsPLS2基因注释以及其氨基酸序列分析,初步认为OsPLS2蛋白属于UFP1类似蛋白。OsPLS2基因的亚细胞定位研究表明,该基因主要在细胞质内和质膜上表达,这与前人对UPF1的表达主要集中在细胞质内的结论相符,为后期深入研究该基因的功能提供了研究方向。