1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
研究目的及意义：在中国有超过一半的人主要以稻米为主食，一部水稻演变进化史就是半部中国历史发展史。吴绍洪等[1]曾预测，随着人口的增长，人们对粮食的需求将会达到年均12.1%的增长速度。水稻（学名：Oryza sativa）主要分为栽培稻、普通野生稻、疣粒野生稻、药用野生稻，叶片是水稻进行光合作用的主要器官，在水稻生长发育过程中起着十分重要的作用。水稻叶色突变会直接影响植株的光合作用，从而影响有机物质的合成和积累，进而影响水稻的产量。因此，通过探明水稻叶色调控基因的遗传机制及分子调控机理，并应用于育种实践，是实现水稻产量再次飞跃的有效途径。
国内外研究概况：水稻叶色突变体研究比较久远，早在1975年日本科学家Saka等[2](Saka and Matsunaka, 1975)就开始研究水稻叶色突变体的光和效率。水稻叶色突变千奇百怪，十分多样，这为全面深入研究叶色理论和实际应用创造了丰富的研究材料，不同的研究者按不同的标准分为不同的分类方式。Yoo[3]等(Yoo and Cho et al., 2009)根据苗期叶色表型将叶色突变体分为白化(albino)、黄化(yellow)、转绿型(turn green)、浅绿(light green)、条纹(stripe)、斑点(speckle) 6大主要类型。Tanya等[4](Falbel and Staehelin, 1996)根据叶色突变的生理机理分为总叶绿素增加型、缺总叶绿素型、缺叶绿素a型和缺叶绿素b型等。吴殿星[5]等(景晓阳与吴殿星等, 1999)还根据温度对叶色的影响分为高温敏感型,低温敏感型和温钝型。此外,由于光强不同、光照时间和光质不同对叶色突变体表型变化的影响不同[6](Stamps, 1995; Kusumi and Komori et al., 2000), 因此, 根据光对突变体表型的影响,又分为依赖于光诱导型和非依赖于光诱导型。还有一些特殊叶色突变体，如Cha[7]等(Cha and Lee et al., 2002)发现的水稻常绿(stay green)突变体。根据苗期叶色突变体分类标准已难以满足研究发展的需要，但由于还未找到更为合理的分类方法。相比较而言按苗期叶色表型划分较为直观和简便, 所以仍根据苗期叶色表型来确定叶色突变体的类型。
2. 研究的基本内容和问题
叶色突变体在研究植物光合作用，叶绿体结构、功能、分化、发育和叶绿素生物合成具有不可代替的作用。而且在生产实际中，还可以作为标记性状应用到分子育种中(Zhao and Wang et al., 2000; Su and Hu et al., 2012). 所以不断发掘水稻叶色突变体，研究其叶绿体或叶绿素的发育和形成分子机制具有重大的理论研究意义和生产实践作用。本研究通过EMS诱变籼型水稻品种宁粳4号，获得一个白条纹突变体，该突变体苗期叶片呈现白条纹性状。本试验对突变体的生理特征、叶绿体超微结构以及主要的农艺性状进行了考察，并利用分子标记对突变位点进行遗传分析、基因定位及候选基因分析，为进一步揭示该基因功能，明确水稻叶色变异机制奠定基础。
3. 研究的方法与方案
2016年夏季在南京土桥试验基地，以叶色突变体为父本与NJ11杂交获得 F1，2016年冬季将F1种植于海南陵水，观察F1表型，并自交获得F2分离群体。将F2分离群体种植在南京土桥，考查淡绿叶分离比，并用χ2 进行检验。采用CTAB法提取NJ11、宁粳4号、突变体以及由NJ11与突变体构建的258个白条纹单株水稻叶片的DNA。首先利用本实验室已有的500多个SSR标记和200多个InDel标记对宁粳4号和NJ11均匀分布于水稻基因组12条染色体上的分子标记进行多态性筛选，利用在宁粳4号与NJ11之间存在多态且特异性较好的分子标记进行连锁分析。PCR扩增后进行聚丙烯酰胺凝胶电泳，将与突变体带型一致的记为1型，与NJ11带型一致的记为2型，兼具突变体和NJ11带型的记为3型。根据连锁不平衡原理，当极端单株的带型全为1型时，该分子标记与目的基因共分离。
由于自然突变概率太低，人们研究的突变体大多数都是通过人工诱变而来。人工诱变主要是通过物理因素和化学因素处理水稻种子、幼苗、幼穗等，使其遗传性状发生变异，其中物理方法包括离子流、电子束以及粒子射线(紫外线、X射线、γ射线、β射线)等；化学方法由于所使用诱变剂的不同分为多种，目前应用较多且效果较好的化学试剂包括烷化剂和叠氮化物两类，其中前者包括乙基磺酸乙脂(EES)、甲基磺酸乙脂(EMS)以及甲基磺酸丙脂(PMS)等；后者有叠氮化钠(NaN3)等；同时还有一些简单的有机类化合物和生物碱等也可以起到良好的诱变作用。随着科学技术发展，创造突变体的方法越来越多样，目前有T-DNA插入突变体[8](Richard and Hayashi et al., 1991)、转座子插入突变体（Ac/Dc系统）[9](Kunze and Stochaj et al., 1987)、Tosl7插入突变体(Miyao and Tanaka et al., 2003)，还有一些转基因技术也能创造大量突变体，如RNAi干扰、CRISPR/Cas9[10](Ran and Hsu et al., 2013)等定向突变的方法。
4. 研究创新点
通过EMS诱变的叶色突变体已广泛应用于叶绿素生物合成途径、叶绿体的结构功能和遗传发育调控机制、植物光合作用机制等研究中，本研究通过EMS诱变的水稻品种宁粳4号，获得一个白条纹突变体，该突变体苗期呈现白条纹形状，两叶一心时期过后新长出的叶子转绿。
5. 研究计划与进展
进度安排：
2016年5~6月：将f2分离群体播种于南京农业大学土桥试验基地。待幼苗生长到三叶一心期，约2周左右后收取突变体叶片，提取dna，
2016年7~10月：进行农艺性状的测定包括株高、抽穗期、穗长、有效穗数、粒长和粒宽，每穗粒数、结实率和千粒重；通过投射电镜和叶绿素含量分析观察突变体内叶绿体结构变化和chla，chlb和chlx含量，学习相关软件，处理数据；论文撰写的资料调查与阅读。
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