斑点叶是指在没有受到外界病原体侵害的情况下植物体自发产生典型的坏死病斑的现象,它是水稻中一种常见的有害变异,会导致水稻质量变差、产量下降。目前研究发现,细胞程序化死亡（Programmed cell death,PCD）和植物防御反应的激活是斑点叶表型产生的主要原因,斑点叶对于植物抗病性的增强起促进作用。本研究通过EMS化学诱变处理水稻粳稻品种台北309,获得了一个新的斑点叶突变体,并将其命名为spl37。本研究计划通过对spl37斑点叶突变体进行包括表型特征分析、生理生化指标测定、抗病性分析、遗传特性分析、目的基因的克隆和功能分析、生物信息学分析等一系列测定实验和分析,了解斑点叶突变体spl37斑点叶的发生机制和抗病机理,旨在为斑点叶突变体的研究和斑点叶基因的挖掘提供理论依据和参考,本研究的主要包括以下几方面内容:1、斑点叶突变体spl37表型特征分析:在自然生长的条件下,直到分蘖期之前,突变体spl37的表型都与野生型（WT）无明显差异。在分蘖期伊始,突变体底部的部分叶片开始有红褐色斑点出现,至分蘖盛期,从低位叶片到高位叶片均有斑点出现,到抽穗期,这些病斑迅速扩散,变得更为严重,并逐渐蔓延到整片叶子上,许多底部叶片开始枯萎。对生长发育成熟的植株进行田间农艺性状考察发现,相较于野生型台北309,spl37的株高、穗长、每穗粒数和二次枝梗数均存在极显著降低,一次枝梗数也略有降低。2、斑点叶突变体spl37的生理生化特征分析:在分蘖盛期,spl37已有红褐色斑点出现,该时期突变体spl37的叶绿素b含量明显降低,同时叶绿素a和类胡萝卜素的含量明显增加;抽穗期时,突变体spl37的叶绿素a和b含量都明显降低,类胡萝卜素含量显著增加,突变体spl37的相对叶绿素含量SPAD值也明显降低。与此同时,通过遮光实验发现,光照可以诱导突变体spl37斑点叶表型的产生,突变体spl37的净光合速率也明显低于野生型台北309。通过测定衰老相关生理指标发现,同野生型台北309相比,突变体spl37的过氧化氢含量显著升高,过氧化氢酶（CAT）酶活性显著下降,而突变体spl37叶片清除活性氧的酶系统中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物歧化酶（POD）的活性均显著升高,根据上述检测结果发现突变体spl37叶片存在活性氧过度积累的现象。除此之外,与野生型台北309相比,突变体spl37叶片中的丙二醛（MDA）含量也显著升高,TUNEL实验检测到的DNA片段数量也有所增加,证明了突变体spl37叶片中存在细胞死亡的情况。3、斑点叶突变体spl37的抗病性分析:白叶枯病菌HM73接菌实验结果表明,与野生型台北309相比,突变体spl37对白叶枯病菌的抗病性显著增强;同时,qRT-PCR实验发现OsMAPK12、OsAOS2、OsNPR2、OsPR1a、OsPR1b、OsWRKY53等相关防御基因表达量的显著升高,可能对突变体抗病性的增强起正向调控作用。4、斑点叶突变体spl37性状由单个隐性基因控制:以spl37为母本,9311作为父本进行人工杂交,F1代表型均正常,没有斑点叶突变的个体出现,自交得到的F2代群体中正常表型和斑点叶表型的个体比例约为3:1,符合孟德尔分离定律3:1的分离比,说明控制该斑点叶性状的是单个隐性基因。5、5、SPL37基因突变导致叶片出现斑点表型:SPL37通过基于图谱的克隆方法被定位在5号染色体上In Del1和In Del2标记之间的246.4kb区域内。水稻基因组数据库（http://rice.plantbiology.msu.edu/）中的信息显示该区域内有27个开放阅读框（ORFs）,包括5个未知功能蛋白、17个转座子蛋白、3个热激蛋白和2个功能蛋白。通过测序和比对我们发现其中一个候选基因发生突变,该基因编码区第一个外显子的第1066位核苷酸A突变成了C,导致编码的第356位氨基酸由赖氨酸变成谷氨酰胺,我们将该基因作为SPL37的候选基因。6、通过网站预测分析发现,在干旱和高盐的逆境胁迫下SPL37基因表达量明显下降,利用平皿盐胁迫实验和水培盐胁迫实验比较野生型台北309和突变体spl37的耐盐能力,结果发现突变体spl37对盐处理更加敏感。综上所述,spl37是由单个隐性基因控制的斑点叶突变体,基因SPL37的突变导致突变体的生理生化特征发生明显变化,影响了突变体的生长发育,同时也使突变体对部分白叶枯病菌的抗病性明显增强。因此,进一步研究该基因对揭示水稻的耐盐机理和抗病的分子机制有很大的帮助,而且可以为培育高抗优质水稻品种奠定基础。