岷江百合苗期黄化致死突变体lrysl1的遗传及生理特性分析

【作者】 杜文凯； 明军； 刘春； 胡凤荣； 袁素霞；

【机构】 中国农业科学院蔬菜花卉研究所； 南京林业大学风景园林学院；

【摘要】 叶片是植物进行光合作用的主要器官,其发育是影响植物产量的因素之一。叶色突变体是研究叶绿素的合成与降解、叶绿体的发育、核-质基因互作的好材料。本课题组从野生种岷江百合（Lilium regale）的一株自交后代中分离出了苗期黄化致死突变体,这是第一次在百合上报道苗期黄化致死突变体,此突变体对研究百合光合产物合成效率及提高百合鳞茎生长量和缩短生育期具有重要的育种实践意义,对探明百合光合系统中基因互作及基因表达调控等机制具有重要理论意义。取岷江百合杂合突变体F1代自交种子进行穴盘播种,统计苗期叶色分离及表型变化情况,并进行遗传规律分析;以萌发10天左右的实生苗子叶为试材,参照Arnon的公式分别测量突变体和野生型植株的光合色素含量;分别取组培苗野生型和突变型叶片进行扫描电镜和透射电镜观察,分析叶绿体发育状况。结果表明,（1）突变体自种子萌发开始就呈现黄化,萌发15-30天左右,随着子叶中营养物质的消耗殆尽,叶片逐渐开始枯萎,直至死亡;（2）共播种950粒种子,萌发了795粒,萌发率为84%,呈野生型的植株共576棵,呈突变型的植株共219棵,表型分离比例符合3:1(x²=0.13<x_0.05²=3.84,P>0.05),表明此突变性状是由细胞核隐性单基因控制的。（3）突变体的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量均显著低于野生型,表明叶色黄化是由叶绿素合成受阻引起的。（4）扫描电镜结果显示,突变体叶片叶肉细胞内叶绿体数目极少并且叶绿体发育不饱满,透射电镜结果显示突变体的叶绿体结构发育不良,基本没有基质片层,有一些空泡的出现;而野生型叶肉细胞内叶绿体数量较多,叶绿体结构排列紧密,非常有规则,基粒和基质片层发育良好;表明突变体叶片叶绿体发育受到严重抑制,导致子叶不能进行光合作用而使植株死亡。目前,我们正在开展野生型和突变型叶绿素合成过程中几种重要的前体物质含量和酶活力的测定,及分子机理方面的相关研究,以期进一步揭示此突变体苗期黄化致死的机理。更多还原