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植物叶色的多态性被广泛应用于园林美化。近来利用种植不同叶色的水稻所组成的田间图画也成为了观光农业的热点之一。利用叶色标记可作为杂交水稻不育系的标记性状运用于杂交制种是目前杂交水稻育种的一个重要方向,其意义在于在杂交制种生产中,根据幼苗期叶色在秧田除去非不育系的混杂株,在制种田插秧后,根据叶色在苗期去除前一季落粒谷长出的苗,省去了到抽穗开花期不育系大田除杂的繁重劳动,同时可提高杂交种子纯度。本实验室育成的水稻淡黄叶不育系KT27S是湖南省审定的第一个叶色标记温敏不育系。前期研究表明,该不育系生长正常,在强光照条件下具有比正常绿色叶水稻更高的光合速率,没有光饱点和“午休现象”,其淡黄叶性状是由于叶绿素含量比正常叶色水稻降低50%所致。但有关淡黄叶不育系叶绿素含量降低的分子机制还没有揭示。本论文以H628S为对照,以淡黄叶KT27S为材料,研究淡黄叶叶绿素含量降低的生化机制及其相关的基因,旨在揭示淡黄叶性状的分子机理,促进对该性状的应用。主要结果如下:1.通过对叶绿素合成途径各前体物质含量比较分析发现,淡黄叶的原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)含量比正常叶色对照高,而镁原卟啉(Mg-Proto)含量显著比对照低,随后合成的Pchlide、Ch1 a、Chl b都低于对照。该研究结果表明,影响淡黄叶水稻叶绿素合成减少的关键酶是将原卟啉Ⅸ转变为镁原卟啉的镁离子螯合酶。2.通过淡黄叶KT27S与和野生型H628S的镁离子螯合酶的活性比较,淡黄叶KT27S镁离子螯合酶活性比对照低5.65倍。3.镁离子螯合酶由D、I、H三亚基组成,通过对3个亚基序列基因克隆并测序得知,淡黄叶镁离子螯合酶D亚基基因序列的第1883位由胸腺嘧啶T突变为胞嘧啶C,氨基酸L628突变为S628。并通过预测比对镁离子螯合酶D亚基二级结构,发现其中α-螺旋(Helices)、β-折叠(Strands)以及无规卷曲(Coils)的数值均存在差异,镁离子螯合酶D亚基突变位点的二级结构构象存在着明显变化。该构象变化可能是导致镁离子螯合酶催化原卟啉Ⅸ转变为镁原卟啉活性下降的原因。研究结果表明,形成水稻淡黄叶性状的分子机制是编码镁离子螯合酶D亚基基因的第1883位由T突变成C,氨基酸L628突变为S628,该氨基酸变化影响螯合酶D亚基构象和镁离子螯合酶催化原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)合成镁原卟啉(Mg-Proto)的活力下降,从而导致合成叶绿素的量降低。