叶片是作物最主要的光合作用器官,其生长、发育和衰老与作物产量密切相关。叶片提前衰老使作物粒重下降,结实率降低,严重影响产量和品质。本研究从元江野生稻渗入系YIL18的EMS突变体库中,筛选出一个叶片变红快速衰老的突变体rls3,并采用图位克隆的方法获得了控制水稻快速衰老的基因RLS3,结果如下：突变体rls3与YIL18相比,株高变矮、茎秆变细、叶片变红枯萎、叶绿素含量下降、光合效率降低及结实率明显下降。透射电镜结果显示,播种后60天,YIL18的叶绿体较大,基质片层排列规则紧密,此时突变体叶绿体较小,皱缩于细胞膜的边缘,基质片层垛叠混乱且变得膨大。播种后100天,YIL18的叶绿体也开始变小皱缩,而突变体rls3细胞内的叶绿体几乎完全降解。利用粳稻品种中花17与突变体rls3进行杂交,构建F2代分离群体,遗传分析结果表明,突变性状受一对隐性基因控制,位于水稻第3染色体短臂,进一步精细定位将该基因定位在约134 kb的区间内。通过比对YIL18和rls3的序列,发现在LOC_Os03g38990基因第10个内含子与第11个外显子的剪接位点处有一个G到A的突变,该突变导致第11个外显子中第一个碱基被剪切掉,阅读框发生改变,最终引起编码的蛋白质提前终止。为了验证突变体rls3表型是否由LOC_Os03g38990基因控制,构建了过表达载体,并将其转入突变体rls3。结果表明,过表达转基因植株叶片恢复绿色,株高和穗长增加,结实率明显上升。同时,构建了RNAi载体,并将其转入中花17。结果表明,干扰转基因植株出现了与突变体类似的表型,即叶片变红,株高变矮,穗长变短及结实率降低。这表明LOC_Os03g38990就是RLS3基因,该基因的突变会引起叶片变红并快速衰老。qRT-PCR的结果表明,RLS3在被检测的部位(叶片、叶枕、叶鞘、茎基和根)中均有表达,叶片中表达量最高。RNA原位杂交结果显示,杂交信号主要呈现在叶肉细胞中。RLS3蛋白的亚细胞定位结果显示,RLS3被定位于叶绿体中,表明RLS3可能在叶绿体发挥作用。RLS3基因编码一个含有AAA 11结构域的蛋白,该结构域包含Walker A和Walker B两个基序,这是AAA蛋白家族的标志性特征。叶片衰老过程中,RLS3可能通过降解光合受损蛋白,起到光保护并维护光合装置的作用,进而维持叶绿体的正常功能。RLS3基因的克隆和功能解析,对进一步揭示水稻衰老调控的分子机理及产量性状的遗传机理具有重要的意义。