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《西北农林科技大学》 2010年
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芥菜型油菜黄化突变体L638-y叶片缺绿的生化机制探讨

吕明  
【摘要】: 高等植物中植株黄化(失绿)突变是比较常见的,由于突变基因直接或间接地影响了叶绿素的合成或降解,从而改变叶绿素含量,所以这类突变体也称为叶绿素缺乏突变体。植物叶绿素缺乏突变体不仅在研究植物的光合作用机理、叶绿素的生物合成、叶绿体结构发育和分化及遗传控制、基因功能鉴定、了解核质基因互作等方面具有特殊的价值,而且还可作为标记性状,用于作物杂优育种。因此,发掘和利用新的叶色突变体,开展突变机理的研究,具有重要的理论意义和应用价值。 芥菜型(Brassica juncea L.)油菜黄化突变体L638-y是本课题组从叶色正常的芥菜型油菜品系L638-g中发现和选育而成的,该突变体从子叶到真叶均表现为黄化,无致死效应,且属于总叶绿素(Chl)缺乏型突变体。但目前该黄化突变体叶片黄化的生化和分子机制尚不清楚。本研究以芥菜型油菜黄化突变体系L638-y及其野生型L638-g为材料,研究其叶绿素合成代谢中间产物、叶绿素代谢途径关键酶活性、分析其叶绿体可溶蛋白和类囊体膜蛋白组分变化,旨在揭示突变体L638-y叶绿素缺乏的生化机制。本研究取得的主要研究结果如下: 1.芥菜型油菜黄化突变体L638-y不同生长时期的表型特征及叶片色素含量变化 突变体L638-y从长出真叶开始直到始花期,一直存在叶片黄化现象;叶片黄化现象从返青期开始有复绿趋势;由中部叶位叶片向底部老叶逐渐复绿。从3-5叶期到始花期L638-y叶片总叶绿素含量和类胡萝卜素含量显著低于其野生型L638-g。 2.测定不同生长时期L638-y及其野生型L638-g叶片叶绿素酶(Chlase)活性变化,结果表明突变体L638-y在3-5叶期叶片Chlase的活性显著低于其野生型(P0.01);而在越冬期和返青期二者叶片Chlase活性无差异;这说明黄化突变体Chl含量减少不是因叶绿素的降解所造成的。 3.测定突变体L638-y及其野生型L638-g叶片叶绿素合成代谢途径从ALA—PBG—UrogenIII—CoprogenIII—ProtoIX—Mg-protoIX—Pchlide—Chlide—Chla—Chlb各个中间产物含量并对其进行比较,发现在突变体叶片中ALA、PBG、Urogen III、Coprogen III的含量显著高于野生型,而ProtoIX、Mg-protoIX、Pchlide、Chlide、Chla、Chlb的含量则显著低于野生型;进一步分析L638-y和L638-g叶片叶绿素合成代谢途中的4种酶活性变化发现,L638-y与L638-g叶片ALAD活性无差异;L638-y叶片BPGD活性显著高于L638-g,而COPX和PPOX活性显著低于L638-g。这与叶绿素合成中间产物含量测定结果相一致,都表明突变体L638-y叶绿素合成受阻;受阻位点在从CoprogenIII到ProtoIX的反应步骤。该突变体可能是一种不同于以往报道的新类型的缺绿突变体。 4.对芥菜型油菜黄化突变体L638-y及其野生型L638-g叶片叶绿体可溶蛋白和类囊体膜蛋白分析发现,二者叶绿体可溶蛋白组分在分子量约75kD处蛋白质条带含量显著不同,在分子量55kD以下区域蛋白质的组成和含量均有差异;此外,在突变体L638-y的不同部位叶片叶绿体可溶蛋白组分也存在明显差异。L638-y和L638-g类囊体膜蛋白在分子量为14-55kD范围内组分和含量均有差异很大;与L638-g相比,L638-y不同部位叶片分别有不同类囊体膜蛋白组分缺失或含量的降低。将L638-y及L638-g中部叶片叶绿体可溶蛋白进行双向电泳分离,发现二者的双向电泳图谱上可识别出17个差异蛋白质点,有14个蛋白点在突变体中上调2倍以上;有3个蛋白点在突变体下调2倍。 综上,芥菜型油菜黄化突变体L638-y叶片叶绿素合成代谢受阻,受阻位点在在从CoprogenIII到ProtoIX的反应步骤;该突变体可能是一种新类型的缺绿体突变体。它将在研究叶绿素合成、叶绿体发育等方面有重要价值。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S565.5

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【引证文献】
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