滞绿突变体的研究现状和应用前景.PDF

第30卷第7期 重庆大学学报(自然科学版) Vol_30 No．7 2007年7月 Journal of Chongqing University(Natural Science Edition) Ju1．2007 文章编号：1000—582X(2007)07—0l13—08 滞绿突变体的研究现状及应用前景 严 波 ，陈国平 ，胡r小L，。!J ，罗 敏 ，陈绪清 (重庆大学a．生物工程学院；b．期-rl社英文编辑部，重庆 400030) 摘 要：许多物种的滞绿突变体具有相似的表型特征，即衰老被延缓，叶绿素不降解或降解缓慢。 但由于遗传背景不同，它们滞绿的分子机理相差很大。文中综述了滞绿突变体在生理生化(叶绿素的 酶代谢途径)、遗传特征及分子生物学上的研究进展，介绍了滞绿突变体在植物叶绿素代谢、叶片衰老 机制以及光合作用等生理过程基础研究中的重要性，并全面介绍了在农业生产的各个方面的应用前景 及潜力，其中以能显著提高农作物抗逆性及产量的类型A和B的功能型滞绿突变最为重要，同时对滞 绿的分子机理的研究使从根本上解决农作物早衰的问题成为可能。 关键词：滞绿突变；非黄化；衰老；叶绿素代谢；遗传变异；SGR 中图分类号：Q943．2 文献标志码：A 高等植物的叶片衰老最早发生在叶绿体向有色体 之降低，生物量增加变得缓慢直至完全停止。但是，在 转化，在转化过程中叶绿素降解，其它有色色素(如叶 衰老期功能型滞绿突变体的叶片内叶绿素基本不降解 黄素等)积累。绝大多数绿色植物衰老时最直观的表 或降解很慢，而且仍然保持着较强的光合作用。这些 现就是绿色消失叶片发黄。然而在大豆(Glycine 衰老叶片仍然具有光合能力的滞绿突变体的生物产量 m )Lll、辣椒(Capsicum annuum)L2]、番茄 (Lycopersi— 要显著高于野生型，且其茎秆在抗逆能力，如抗病性、 COn esculentum) J、草地羊茅(Festuca pratensis) 、菜 抗干旱、抗倒伏等方面具有很强的优势 J。 豆(Phaseolus vulgaris) 、烟草(Nicotiana tabacum)。。 、 滞绿突变体的这一明显外在表型以及在提高农作 高粱(Sorghum vulgare) J、水稻(Oryza sativa) 和拟 物产量上所展现的巨大潜能，吸引了众多科学家的研 南芥(Arabidopsis thaliana) 等植物中相继发现了衰 究兴趣和热潮。文中综述了滞绿突变体的研究现状并 老叶片依然保持绿色的滞绿突变体(stay—green muta- 对其在农业上的应用前景作了展望。 tion)。在这些滞绿突变体的衰老叶片里，叶绿素含量 1滞绿的定义 明显高于同时期野生型的。如番茄 (green flesh)突 变体早期的生长与形态同野生型的一样，到了叶片衰 滞绿(stay green)是指植物在衰老过程中叶绿素 老期却产生了很大差异，突变体植株最下节点的叶片 不降解或降解不明显的现象。其最明显的特征是植株 不发黄，衰亡的叶片最终凋谢，但仍然保持着绿色。 生育末期叶片保持绿色的时间较长，甚至完全不黄化。 果实在成熟过程中仍然保留相当数量的叶绿素因而呈 但是也有叶片和种子上同时出现滞绿性状的，如豌 现铁锈色。离体处于成熟期的叶片用乙烯处理或者在 豆 、菜豆 等。在番茄 突变体的叶片和果实中 黑暗条件下时，突变体叶片仍然保持绿色，叶绿素只损 都同样有着绿色滞留的现象 15]。1998年Bekavac在 失了5％，而野生型的叶片几乎全部发黄 …。 对滞绿型玉米品种作相关生理指标的测定、研究后，提 在植物叶片衰老过程中植物的细胞结构和代谢、 出“滞绿度”这一概念 ，使人们对滞绿型与非滞绿 基因表达等生