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1、水稻早衰基因ES10的遗传概述与基因定位第一章文献综述1.1引言水稻是人类主重要的粮食作物之一,世界上超过半数的人口以稻米为主食。伴随着当今世界人口数量的不断增加和有效耕地面积逐渐缩小,粮食安全问题变得越来越严重。因此,提高水稻产量是我们迫不及待需要解决的重大问题（Khush,1999）。自20世纪50年代矮源基因的利用和70年代杂种优势的利用使我国水稻单产量有了前所未有的突破（赵祥强等,2005）。然而，近些年随着经济的快速发展,灾难性气候的频发,全球气候的变暖,耕地面积的减少等因素,水稻等主要农作物的生产正面临着巨大的困难和挑战(
2、饶玉春,2011)。近年来，由于水稻基因组测序的完成和现代分子生物技术手段的不断提高，越来越多的控制产量、品质等重要农艺性状基因相继被克隆出来，使得利用分子标记辅助选择育种的手段成为现实，极大的提高育种的效率。叶片衰老是植物适应外界环境因素所逐渐进化而成的一种应对方式，具有十分重要的生物学意义。叶片适时的衰老，能够使植株积累足够多的营养成分用于同化产物的产生，而叶片过度的衰老可导致植株光合能力的下降和同化能力的降低，植株逐渐死亡，进而影响水稻产量的提高。因此，我们需要深入探究水稻叶片衰老的分子调控机制，这样不仅可以使我们更加深刻的了解
3、水稻叶片衰老的过程，而且可以将这一分子机理应用到育种中去，从而实现水稻产量的提高。............1.2水稻叶片衰老的特点与机理1.2.1水稻叶片衰老的特点叶片是植物进行光合作用和呼吸作用的主要场所，关系到作物产量的形成（严松等,2008）。水稻叶片衰老能够降低植株的光合能力，从而影响水稻产量的形成，因此，叶片的衰老是限制水稻产量提高的主要因素之一（曹显祖等,1981）。叶片衰老是诸多植物细胞程序性死亡（programcelldeath,PCD）中的一种类型。叶片的衰老是叶片发育的最后阶段，在该阶段叶片不仅受到内部遗传因素的调
4、控，同时受到植物外部的生长环境影响，共同导致叶片发生有序化的衰退过程，这是植物长期进化过程中所形成的适应性发展（梁秋霞等,2006）。叶片在衰老过程中伴随着各种各样的复杂变化。总体来说，植物在衰老过程中在细胞水平上，表现出明显的叶绿体降解、叶绿素含量下降、活性氧含量升高、光合磷酸化能力降低、游离脯氨酸的积累、细胞通透性增加、多种酶的活性和激素含量的变化等。在形态水平上，叶片机能下降，未老先衰，叶片颜色由绿色逐渐变黄直到脱落。在分子水平上，膜脂、蛋白质和RNA等大量降解，降解形成的各种元素如N、K等可以被转运到发育中的组织或器官中进行再
5、次利用Clausenetal.,1991）。氧化磷酸化是细胞生命活动的主要能量，叶片在衰老过程中，由于光合作用的下降，而导致线粒体内膜上氧化磷酸化解偶联作用的发生，产生ATP数量降低，最终细胞因能量供应不足，促使植物加剧衰老（翟荣荣等,2010）。第二章水稻早衰突变体es10的遗传分析与基因定位2.1实验材料本实验所用突变体材料是从水稻生物学国家重点实验室的突变体库中鉴定出的一个早衰突变体。该突变体是利用甲基磺酸乙酯（ethylmethanesulphonate,EMS）对粳稻品种日本晴（Nipponbare）进行诱变后所得到的。，将
6、其命名为es10（earlysenescence10）。在M2代得到的早衰突变体，经自交数代，发现表型能稳定遗传、分离，将其命名为es10（earlysenescence10）。实验材料于2010年6月种植于中国水稻研究所富阳实验基地，用早衰突变体材料es10作母本与典型的籼稻品种台中本地1号（TN1）进行杂交，并收获其F1代种子。同时期再与籼稻品种南京6号、浙辐802和粳稻品种春江06(CJ06)、中花11进行正交和反交配组，用于遗传分析。收获的F1代种子于2010年12月种植于中国水稻研究所陵水南繁实验基地，并根据F1代植株的表型
7、对突变基因进行显隐性分析。F1代经自交后收获F2代种子。将收获的F2代种子于2011年6月种植于中国水稻研究所富阳实验基地，待表型出现时(大约播种后25~30)，对野生型和早衰型个体的数目进行统计，并计算其分离比。取具有突变表型的个体进行基因定位。2.2实验方法2.2.1EMS化学诱变将种子用清水侵泡10小时左右，自然晾干。然后将种子置于28℃条件下，用1-1.5%浓度的EMS溶液处理8-10小时。诱变完成后再用清水冲洗处理过的种子10-13小时，最后放在催芽箱中催芽。需要注意的是，由于EMS具有极强的致癌性，能够导致细胞发生癌变，因
8、此在处理过程中一定要做好防护措施。此外，由于EMS见光易分解，处理过程应在暗室操作。选取野生型与对照长势一致的新鲜叶片，放入2.5%戊二醛固定液中，固定2h以上。用0.1mol/L的磷酸缓冲液清洗2-3次，每次10-15
