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叶绿体是光合作用的主要场所,植物通过光合作用将光能转变成化学能,为其生长提供能源。植物的叶绿体主要存在于叶片中,植株叶片的发育会直接影响其叶绿体的发育。本研究对一个温敏型白条叶突变体twsl11(thermo-sensitive white stripe leaf 11)进行了鉴定和基因克隆,研究结果如下:1.不同月份播种的突变体twsl11在苗期出现不同表型。五月份播种的突变体在苗期出现轻微的白条纹表型,分蘖期时白条纹表型明显,抽穗期后白条纹表型减弱。六月份播种的突变体在苗期出现白化表型,并于播种一个月后死亡。叶片色素含量测定表明,突变体白叶部分叶绿素含量较野生型极显著下降。2.农艺性状考察表明,与野生型相比,突变体twsl11株高变矮,穗长变短,粒宽变窄,分蘖增多,二次枝粳数减少,结实率和千粒重降低。此外,突变体的光合速率相较于野生型极显著降低。3.温度处理实验表明,突变体twsl11在低温(25℃)条件下表型与野生型相似,但在高温(35℃)下的表型与野生型差异显著,叶片白化。叶绿素含量测定发现,高温下突变体的叶绿素含量极显著低于野生型,叶绿体超微结构破坏严重。4.过氧化物含量测定以及TUNEL实验表明,突变体twsl11在高温条件下与野生型相比,产生大量的ROS积累,DNA损伤水平较高。而在低温条件下,twsl11突变体的ROS含量及DNA损伤水平与野生型无明显差异。5.qRT-PCR实验结果表明,高温条件下,与野生型相比,突变体twsl11中与叶绿素合成、叶绿体发育以及光合作用相关基因的表达量都极显著下调。6.遗传分析表明,突变体twsl11的表型受单隐性核基因控制。利用图位克隆方法,将目的基因TWSL11定位在水稻第11号染色体分子标记P2与P3之间约103 kb的物理区间内。突变体的基因组测序发现,LOC_Os11g39670基因的第8外显子处G→A的碱基替换,引起谷氨酸→赖氨酸的改变。互补载体构建并转化到twsl11中恢复了突变体表型,证实LOC_Os11g39670基因即为TWSL11基因。生物信息学分析表明,TWSL11编码丝氨酰tRNA合成酶(seryl-tRNA synthetase),参与蛋白质的合成。7.组织表达模式分析表明,TWSL11基因在叶片中表达量最高。TWSL11蛋白定位在叶绿体中。