摘    要：水稻是我国主要的粮食作物之一，提高水稻单位面积产量有利于缓解粮食短缺的现状，是可持续发展的保障。叶片是植物重要的营养器官，叶绿体是植物进行光合作用的主要场所，对物质积累有重要影响，水稻叶色发生改变会影响水稻的产量。本研究通过EMS诱变得到一个近轴面白化突变体wad1，通过图位克隆分离了WAD1基因。与野生型相比，wad1突变体叶绿素含量降低，组织化学染色切片结果显示突变体的叶绿体发育异常。在分子水平上，叶绿体发育相关基因表达异常。该研究从形态、生理、分子水平上探究WAD1的生物学功能实验。结果有助于我们进一步了解叶绿体发育的分子机理，为培育高产稳产的水稻品种提供理论基础。

   关键词：水稻； 叶色； 突变体；叶绿体；基因表达

Abstract：Rice is one of the important food crops in China, with the shrinking arable land area and the continued growth of the population, it is necessary to improve the output of rice per unit area. Leaf is the main place for plant photosynthesis, playing an important role in material accumulation. The change of leaf colour often greatly affects the yield of rice. In this study, a near-axis albino mutant wad1 was obtained by EMS mutagenesis. We isolated the gene of WAD1 and mapped it on rice chromosome 7 by SSR markers. The biological functions of the gene were investigated at the morphological, physiological and molecular levels. Compared to wild type, the content of chlorophyll in wad1 mutant leaves were reduced, the chloroplast was also abnormal by the section of histochemistry staining. In addition, the expression of chloroplast development genes in wad1 mutant leaves was significantly changed. The results will help us further understand the molecular mechanism of chloroplast development and photosynthesis.

Key words: Rice; Leaf colour; Mutant; Chloroplast; Gene expression

目录

摘    要 3

Abstract 4

引言 6

第一章 材料与方法 8

1.1 实验材料 8

1.2实验方法 9

1.2.1 WAD1突变体表型的观察 9

1.2.2叶绿素含量的测定 9

1.2.3 甲苯胺蓝染色显微镜观察 9

1.2.4水稻总RNA的提取 10

1.2.5 cDNA反转录实验 11

1.2.6荧光实时定量PCR 12

第二章实验结果和分析 12

2.1水稻突变体表型观察 12

2.3叶绿体切片观察 14

2.4叶绿体发育相关基因表达分析 14

第三章结论和展望 15

3.1结论 15

3.2展望 16

参考文献 17

致谢 18

引言

叶绿体是植物细胞中承担能量转换的细胞器。绿色植物通过光合作用将空气中的二氧化碳转换为高能有机碳链并释放出氧气【1-2】。叶绿体广泛存在于高等植物和藻类中，是高等植物和藻类正常生长、发育和繁殖不可缺少的细胞器，也是地球上生物生存、发展的能量源泉。根据內共生起源学说，叶绿体可能起源于古代蓝藻，因为蓝藻中就含有叶绿素。叶绿体呈凸透镜或铁饼状直径约为5-10μm。通常情况下，高等植物的叶肉细胞一般含20～200个叶绿体，叶绿体的数目因物种类型，所处环境，生理状态而有所不同。1940年，德国人G．A．Kausche和H．Ruska发表了世界第一张叶绿体的电镜照片，叶绿体由叶绿体外被、类囊体和基质3部分组成，且叶绿体含有3种不同的膜：外膜、内膜和类囊体膜，以及3种彼此分开的腔：膜间隙、基质和类囊体腔[3]。叶绿体中含有四种色素： 其中叶绿素a和叶绿素b是光合作用的主要色素，直接参与光合作用；叶黄素和胡萝卜素从不参与光合作用，仅能协助叶绿体吸收叶绿素不能吸收的光，提高光结合效率。不同植物体中含有的叶绿素以及同一植物中不同发育时期所含叶绿素的比例也不尽相同，因而植物(尤其是叶片)表现出深浅黄绿颜色上的不同。