叶片是水稻进行光合作用的主要场所,水稻产量主要取决于光合生产能力,提高群体的光合效率是水稻育种的重要目标之一。本研究利用60Co-γ射线辐照处理沈农9816（Shennong9816,SN9816）种子,通过农艺性状调查筛选变异材料,获得了稳定遗传的黄绿叶突变体ygl53。突变体ygl53在整个生育期整株都表现为黄绿色。利用细胞生物学、作物生理学和生物化学与分子生物学等相关的技术和方法解析了黄绿叶突变体形成的分子机理。主要的结果如下:1.突变体ygl53的叶绿素合成及其叶绿体发育与野生型SN9816相比,突变体ygl53的镁离子螯合酶（Magnesium chelatase,Mg CH;E.C.6.6.1.1）活性降低,导致镁原卟啉IX（Mg-protoporphyrin IX,Mg-proto IX）的合成受阻,叶绿素（chlorophyll,Chl）含量降低,所以突变体ygl53的叶片呈明显的黄绿色。对叶绿体超微结构进行观察,发现突变体ygl53类囊体片层结构清晰,排列整齐,具有丰富的淀粉粒,片层结构的厚度和数量与野生型SN9816相比无显著差异,表明突变体ygl53的Chl含量的降低没有影响叶绿体发育。2.突变体ygl53的光合作用与野生型SN9816相比,突变体ygl53用于热耗散的量子产量降低13.25%,用于电子传递的量子产量升高25.00%,超氧阴离子产生速率和H2O2含量降低,突变体ygl53的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,Ru Bis CO;EC 4.1.1.39）的羧化活性升高。对光合作用气体交换参数分析,结果表明,突变体ygl53的CO2净同化率升高24.60%。突变体ygl53捕光色素分子含量降低,减少了光能的过度吸收,降低了活性氧（reactive oxygen species,ROS）的胁迫,电子传递效率升高,光合CO2同化能力增强。群体透光率的分析结果表明,突变体ygl53的冠层下部40 cm和60 cm处的透光率分别比野生型SN9816的高17.36%和32.03%,并且突变体ygl53冠层下部叶片衰老更缓慢。推测突变体ygl53的黄绿色叶片使群体较容易透光,提升了群体的透光率,导致冠层下部叶片处于光补偿点之上,改善了群体的光合作用,延缓了叶片衰老进程。3.突变体ygl53的产量及产量构成野生型SN9816和突变体ygl53在干物质的积累量以及分配比例上没有显著的差异。与野生型SN9816相比,突变体ygl53的鞘输出和转运贡献程度增大。野生型SN9816的叶片转运主要集中在乳熟期至蜡熟期,而突变体ygl53乳熟期至成熟期的叶片均有转运。野生型SN9816和突变体ygl53的主要产量性状没有显著差异。突变体ygl53具有较低氮素积累量,同时还有较高的光合同化速率,使得它的光合氮素利用效率升高。虽然突变体ygl53的氮素吸收效率降低,但是较高的光合氮素利用效率帮助它维持住产量最终没有损失。4.光呼吸对碳代谢和氮代谢的影响突变体ygl53具有较高RuBisCO的氧化活性和较高的光呼吸速率,并且其谷氨酸合酶（Glutamate synthase,GOGAT）和谷氨酰胺合成酶（Glutamine synthetase,GS）活性显著高于野生型SN9816的。突变体ygl53的氮素积累量降低,C/N比升高,光呼吸的提升消耗了更多的羧化产物可以有效缓解C/N比的持续升高。同时光呼吸产生的NH3和α-酮戊二酸（α-Ketoglutaric acid,2-OG）可以通过GS/GOGAT再同化为谷氨酸（Glutamic acid,Glu）和谷氨酰胺（Glutamine,Gln）补充氮代谢。这表明光呼吸对于维持植物碳氮代谢的稳态有重要作用。5.YGL53的图位克隆与功能验证利用图位克隆的方法将YGL53定位在第3染色体上40.99kb的区间内,包含7个开放阅读框（Open Reading Frame,ORF）,序列分析发现仅有第4个ORF的第1805位碱基T被A替换,导致编码蛋白的第602个氨基酸缬氨酸被天冬氨酸取代。基因功能互补和基因编辑试验证明了LOC＿Os03g59640就是控制黄绿叶表型的YGL53基因,它编码镁离子螯合酶的D亚基。