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光合作用是影响水稻产量的最重要因素之一,提高叶片光合速率是提高水稻产量的有效途径。就植物生理学而言,光合作用的过程已得到广泛研究。但是,水稻中影响光合作用的遗传和分子调控网络仍需进一步研究。在本研究中,我们以水稻近等基因系fgl(faded green leaf,FGL)为研究对象,通过基因定位,分离得到一个新的影响叶片光合速率的基因。该基因与已报道的叶片发育调控基因PGL等位,命名为PGL-9。具体结果如下:1.相较于其轮回亲本Zhefu802(ZF802),水稻FGL的光合速率和产量都表现出显著提高的特点。主要农艺性状考察结果发现:水稻FGL的株高显著增加,粒型、千粒重和单株重也有明显增大。2.遗传分析表明,FGL的光合特性变化受单个核基因控制。通过图位克隆将目的基因定位于第l0号染色体上,测序发现在LOC_Os10g41780基因的第9外显子上有2个碱基(+2973-+2974,‘GA’)的缺失,导致表达蛋白中两个氨基酸(522-523位)被取代且发生非同义变化为终止密码子,最终使该蛋白质翻译提前终止。3.基因功能验证结果表明,构建PGL-9基因过表达载体并转入ZF802中,发现其转基因后代株系的光合速率受PGL-9基因的正向调控,同时水稻单株产量也随着PGL-9的基因表达量提高而增加。同时,在ZF802背景下进行基因敲除,对敲除纯合突变株系的T2代进行测定,其光合速率明显升高,因此确定PGL-9为FGL中调控叶片光合速率的候选基因。4.在水稻原生质体中,亚细胞定位结果显示PGL-9蛋白是典型的叶绿体定位模式,其N端第30-60位的氨基酸是对该蛋白定位信号的确定是必不可少的。5.扫描电镜分析表明,FGL显示出明显不同的气孔特征,并且也对ABA含量有响应。通过RNA-seq测序,揭示了FGL植物中ABA相关基因表达的变化,与实时荧光定量PCR实验结果一致。6.对147个水稻品种在目标基因的编码区扩增测序,在第九个外显子上发现了新的单倍型。同时,对新单倍型品种进行测定,其光合速率较对照相对增大。综上所述,我们确定了一种新型的等位基因PGL-9,它对光合速率和产量具有正向的调控作用,并从植物生理指标的角度验证了光合作用速率的变化趋势。此外,PGL-9基因的过表达与籽粒的大小以及对水稻产量的影响有关。