叶绿素是植物叶绿体中参与光合作用的一种重要色素,叶绿素含量的显著变化往往会导致叶色的变化,所以叶绿素缺失突变体也称为叶色突变体。在水稻中已经发现了很多叶色突变体,表现为白化、失绿、条纹、浅绿、黄化、花斑等性状。叶色突变体的发现对于光合作用机制的开发、叶绿素合成和基因功能的研究等具有重要的意义;另外,叶色突变体作为标记性状在杂交水稻种子生产过程中对保证种子纯度具有重要的实践利用价值。本研究以一份水稻返绿白化突变体XGS为基础,分别对其表型特征、温度影响、叶绿体超微结构及遗传特性进行了研究,并利用SSR标记对该基因进行了初步定位。1、水稻返绿白化突变体XGS的叶色变化不受温度变化的影响。在三叶期前表现为白化,随着第三叶的出现,第一叶和第二叶开始逐渐转绿,第三叶和第三叶之后的叶片均为正常的绿色,三叶期后幼苗逐步恢复正常,但是第二片叶叶色较正常绿色偏浅。2、通过将突变体XGS白化和返绿后的两个时期叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量与同时期的正常材料02428相比较,发现突变体XGS在二叶期时叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量仅为同时期02428的14.5%、19.1%和14.0%。到了四叶期时,各色素含量差距明显缩小,突变体中各色素含量相对于02428的比值分别提高到了76.8%、56.65%和93.25%。3、用透射电镜观察突变体的叶绿体在不同表型下的结构变化。结果发现完全白化叶片的叶绿体轮廓完好无缺,但是内部结构简单,仅有少量的片状结构,而且尚未分化出基粒和基粒片层,叶绿体发育明显滞后。当突变体XGS返绿后,其叶绿体的内部结构也恢复正常。4、将该突变体与正常的绿色材料02428、9311、蜀恢527、日本晴进行杂交,F₁代在全生育期均表现为正常的绿色植株,表明正常绿苗对白化苗显性,而F₂代的苗期则发生白化苗与正常绿苗的分离,二者的比例经χ²检验均符合3:1,表现为孟德尔的单基因遗传,说明该突变体受一对隐性核基因控制。同时,由XGS与02428杂交得到的F₂正常绿色单株的育性分离比例符合3:1,表明该突变体的光温敏核不育特性受一对隐性核基因控制,与白化基因无连锁关系。与本实验室另一份白化突变体al12的等位性分析发现,F₁代表现为正常绿色,表明两个材料的突变基因位于不同的位点。5、选取XGS/02428的F₂代作为定位群体,采用分组分离群体法,用均匀分布于水稻12条染色体上的微卫星标记对该突变基因进行定位,将其定位于水稻第11染色体上的微卫星标记SSR287和SSR209之间,遗传距离分别为0.7cM和7.2cM。根据已定位的相关叶色基因比较,可以确定该基因为一个新基因,暂命名为al13。