油菜葉綠素缺失突變體的遺傳定位及生理分析

葉色突變能夠降低光合效率，對作物生長和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。已有擬南芥和作物的不同葉綠素突變體被應(yīng)用于葉綠素生物合成、葉綠體發(fā)育和光合效率的遺傳控制和分子機(jī)制的研究。油菜的葉綠素突變體也常被用于遺傳作圖和定位，但很少用于生理研究(Lin et al., 2022)。為此，西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院的研究人員對油菜葉綠素缺失突變體同步進(jìn)行了遺傳定位及生理分析，研究成果發(fā)表在今年的《BMC Plant Biology》雜志上。

其中生理分析采用了由國際植物表型儀器制造商Photons Systems Instruments（PSI）研發(fā)、北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司提供全程技術(shù)支持的PlantScreen植物表型系統(tǒng)。

得益于超大面積的葉綠素?zé)晒獬上衿脚_、平臺XY自動傳送功能、完善成熟的植物注冊管理系統(tǒng)，PlantScreen系統(tǒng)能夠幫助研究人員輕松采集反映植物光合色素含量、光合生理狀態(tài)的海量數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)高通量的植物表型分析。

通過對整株油菜的葉綠素?zé)晒獬上瘢芯咳藛T發(fā)現(xiàn)突變體的最小熒光和最大熒光均低于野生型，尤其是展開葉，表明突變體的色素含量顯著低于野生型。但統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，突變體的Fv/Fm、φPSII等葉綠素?zé)晒鈪?shù)與野生型無明顯差異，以上結(jié)果與沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)對小白菜失綠突變體的測量結(jié)果一致(Ye et al., 2019)。值得一提的是，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)使用了同樣來自PSI的便攜式FluorCam葉綠素?zé)晒獬上駜x，獲得了真實(shí)可靠的光合熒光數(shù)據(jù)。

不過從下圖所呈現(xiàn)的成像圖可見，突變體呈現(xiàn)出較高的熒光參數(shù)空間異質(zhì)性，尚未展開的葉片表現(xiàn)出顯著降低的光化學(xué)轉(zhuǎn)化效率、電子傳遞速率和植物活性。

參考論文

1.Lin, N., Gao, Y., Zhou, Q., Ping, X., Li, J., Liu, L., & Yin, J. (2022). Genetic mapping and physiological analysis of chlorophyll-deficient mutant in Brassica napus L. BMC Plant Biology, 22(1), 244.

2.Ye, X., Ren, J., Huang, S., Chi, M., Zhang, Y., Feng, H., & Liu, Z. (2019). Physiological characterization and transcriptome analysis of a chlorosis mutant in pak choi. Acta Physiologiae Plantarum, 41(7), 122.

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3.UV-MCF紫外光激發(fā)多光譜熒光成像與高光譜熒光成像技術(shù)方案（下圖葡萄葉葉綠素?zé)晒獬上衽c多光譜熒光成像源自：Rafael Montero et al. Alterations in primary and secondary metabolism in Vitis vinifera ‘Malavasia de Banyalbufar’ upon infection with Grapevine leafroll-associated virus 3. Physiologia Plantarum, 2016）

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