叶片是植物光合作用的主要器官,其衰老是植物生长发育的最后阶段。叶片衰老并不是表面看到的那样,仅仅是黄化、枯死,其是一种受遗传和外界因子(如日照、病害、高温、低温、水涝和干旱等逆境)影响的高度程序化的过程,是植物生命科学研究的热点问题之一(Yoshida,2003)。水稻一旦早衰,其产量和品质都会受到严重影响,研究表明,如果正常成熟期功能叶寿命延长1 d,理论上可使水稻增产2%,实际增产1%左右(刘道宏,1983)。在叶片的衰老过程中,细胞结构、新陈代谢、基因表达调控等都发生了许多变化。从分子和遗传水平研究衰老的调控机制,克隆水稻早衰调控基因以及对其进行功能研究,并对早衰现象进行改良,是提高水稻产量、改善品质的有效途径之一。本研究通过EMS(ethyl methane sulfonate)处理籼型恢复系缙恢10号(Oryza sativa L.ssp.indica)获得一个新的早衰突变体,暂命名为early senescence leaf 6(esl6)。本研究以缙恢10号为野生型对照,对突变体esl6的形态特征和农艺性状等进行了调查分析;利用透射电镜等仪器和技术,对突变体进行了细胞学观察等研究;配制西大1A/esl6的定位群体,对esl6进行了基因定位。主要结论如下:1.突变体esl6的表型鉴定在4叶期之前,esl6与野生型相比无明显变化,之后,esl6的叶片发育完整后,叶尖部即黄化早衰,基部则保持正常的绿色,该现象一直持续到开花期,灌浆成熟期,esl6的整个叶片均黄化早衰,野生型植株在相同时期内则一直保持绿色。农艺性状分析发现,esl6的株高极显著低于野生型,进一步分析发现,esl6的穗长显著下降;倒1和倒2节间则极显著降低;倒3和倒4节间则显著升高。此外,剑叶、倒2叶和倒3叶的叶片长度均显著变短,叶片宽度除剑叶变化未到达显著差异外,倒2叶和倒3叶的叶宽显著宽于野生型。esl6的穗实粒数、一次枝梗数和二次枝梗数极显著低于野生型,有效穗数、结实率和千粒重则无显著变化。2.突变体esl6的光合参数与光合色素含量与野生型相比,esl6叶尖衰老部位的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率都极显著降低;而在叶片基部,esl6的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率则都极显著高于野生型。光合色素含量分析发现,3叶期和5叶期esl6倒1全展叶、心叶的光合色素含量极显著高于野生型;与野生型相比,叶尖衰老部位esl6的光合色素含量极显著降低,叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量分别降低了68.74%、63.73%、67.99%和57.63%;esl6叶片基部的光合色素含量则极显著升高,叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量分别升高了16.04%、36.96%、19.32%和18.82%。3.突变体esl6的活性氧含量与保护酶系统活性esl6叶尖部和叶基部的过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(O2-)、羟基自由基(·OH)的含量都极显著高于野生型,其中,叶尖部分别升高了99.67%、56.2%、119.33%;叶基部分别升高了37.54%、34.17%、46.45%。与野生型相比,esl6叶尖部的过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的活性分别升高了50.28%、199.83%、54.48%,都达到极显著的差异水平;esl6叶基部过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性分别下降了17.5%、45.57%,分别达到显著差异水平和极显差异著水平;esl6叶基部超氧化物歧化酶(SOD)的活性则没有变化。4.突变体esl6的超微结构透射电镜下观察,esl6叶基绿色部位无明显变化,叶尖衰老部位的细胞形状无变化,但细胞结构遭到严重破坏,主要表现为细胞膜破裂、液泡变大和细胞器不完整;叶绿体结构不规则,基质类囊体破裂,无完整的基粒片层,含有较多淀粉粒。5.突变体esl6糖类含量淀粉染色发现,与野生型相比,3叶期esl6的叶片无明显差异,5叶期esl6的倒1全展叶的颜色更蓝,心叶差异不明显;esl6中淀粉、葡萄糖、蔗糖含量分别升高了239.45%、40.03%、53.42%,与野生型相比都达到极显著差异水平,而果糖含量没有显著差异。6.突变体esl6的基因定位遗传学分析表明,该突变体受一对隐性核基因调控。利用286株西大1A∕esl6的F2隐性定位群体,最终将ESL6定位在第9染色体Indel标记Sind09-3和Sind09-4之间,物理距离203Kb。