水稻是世界上三大谷类作物之一，种植于亚洲、美洲、澳大利亚、欧洲和非洲等地，在世界粮食生产中有着十分重要的贡献。目前，亚洲国家的稻米产量占全世界总产量的89％，其中中国和印度的产量占总产量的55％。水稻绿色叶片的主要功能是通过光合作用合成光合产物。自然条件下，水稻经常会发生一些叶片颜色变异，主要有白化、条纹、淡绿和斑纹等。至今已报道了100多种水稻叶色突变体，已确定的基因分布于水稻的12条染色体上，但这些突变性状通常会严重影响水稻的产量。本研究通过甲基磺酸乙酯(EMS)处理籼稻品种浙农34，分离得到了一个苗期叶片表现为黄绿相间的斑纹叶突变体(yellow-greenzebra leaf,ygzl)，分蘖期后会逐渐转变为正常绿色。与其它叶色突变体不同，ygzl突变体在分蘖数、穗粒数、结实率和千粒重等性状上要好于野生型植株，具有一定的增产潜力，在水稻育种和杂种优势利用中有着较好的应用价值。本研究的主要研究结果如下:
　　1.遗传分析表明，ygzl的突变表型是受制于单隐性核基因。ygzl基因初定位于水稻11号染色体长臂分子标记JY3和JY38之间，并精细定位于InDel标记JL5和JL6之间60.37kb的区间内，将该区间内一个编码类胡萝卜素异构酶基因（LOC_Os11g36440/OsCRTISO）作为候选基因。测序结果发现，候选基因共有13个外显子和12个内含子，总长度为4，193 bp，在第3037bp处发生了一处C→T的突变，导致该位置的精氨酸突变为终止密码子。结果表明，ygzl基因是OsCRTISO的一个新的等位基因。
　　2.与其它一些突变体不同，ygzl突变体在产量和主要产量构成要素上有一定程度的增加。ygzl突变体在苗期的叶绿素含量虽显著低于野生型，但在抽穗期时其叶绿素含量又能显著高于野生型。gzl突变体光合系统效率和叶绿素总含量在苗期和抽穗期分别较野生型显著降低和升高，说明ygzl基因在水稻叶片生长发育过程中可能发挥着重要作用。
　　3.利用HPLC技术测定苗期ygzl突变体和野生型的类胡萝卜素含量，结果表明ygzl突变体在黑暗中的番茄红素含量要高于野生型，而在光照条件下其黄体素、叶黄素和β胡萝卜素含量均会高于野生型，说明ygzl突变体在苗期较野生型更易受到光照和黑暗环境变化的影响。
　　4.ygzl突变体在苗期时的类囊体数目减少，类囊体之间间隙变大、排列更为松散。超微结构观察发现，ygzl突变体在生长发育早期的叶绿体发育表现异常，而抽穗期时其叶绿体则能正常发育。这些结果表明ygzl基因在苗期和抽穗期叶绿体的发育上具有不同的调控模式。
　　5.与野生型植株相比，ygzl突变体在苗期中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(CAT)活性下降，而抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性增加。透射电镜(TEM)观察结果表明，ygzl突变体苗期的叶片黄色部分叶肉细胞的叶绿体与野生型明显不同。此外，ygzl突变体在抽穗期中的纤维素、半纤维素、木质素和灰质的含量及生物量会显著升高。在苗期和抽穗期，ygzl突变体叶片和茎秆的机械强度较野生型植株均有显著提高。
　　6.在苗期时，ygzl突变体叶片和茎秆中ABA和JA的含量下降，而IAA的含量升高，能更好地调节细胞的分化。因此，ygzl突变体中显著增加的IAA含量可能是导致其苗期生长发育阶段木质部快速形成的原因。
　　7.利用ygzl突变体和野生型总RNA进行RT-PCR分析的结果表明，LOC_Os11g36440基因在苗期叶片、根和茎秆中均有表达，其中以叶片的表达量为最高。此外，8个控制叶色和叶绿素代谢基因的相对表达量表明，ygzl突变体中ACR、HEMA、NYCI、YGL1、POR和CAB基因表达量要高于野生型，而CAO和SA的表达量则有所下降。这些结果说明突变后的ygzl基因可能参与调控叶绿素代谢。这些结果可为ygzl基因的功能研究提供一定的理论基础，并为水稻育种提供了重要的种质资源。