花叶矢竹叶色条纹变异的分子机理研究

花叶矢竹(seudosasa japonica)叶片绿白条纹变异是一种比较独特的叶色变异类型，表现在条纹的颜色深浅、形状和出现个数和位置都非常多样，会随着栽培条件的变化而变化。在人工定向调控下，花叶可以诱导成全绿叶片，全绿叶片也会在特定的组织培养条件下再次形成花叶。本课题组拟从基因组和转录本两个层面来解析花叶矢竹叶色条纹可逆"非稳态"变异的分子机理：（1）利用消减扣除文库技术和基因芯片技术检测叶片花叶过程中基因表达模式的变化，绘制叶色条纹变异过程中基因表达调控网络，锁定调控叶色条纹变化的关键候选基因。（2）分析候选基因的编码区和调控区结构，从插入突变、甲基化以及信号转导等视角来分析候选基因表达模式变化的原因，揭示调控花叶矢竹叶色条纹变异的分子机理，为理解和诠释其他竹类植物叶色条纹变异和秆色条纹变异的分子机理提供理论依据和新的视角，为观赏竹定向培育和长期高效经营提供重要理论指导和技术支持。

花叶矢竹(pseudosasa japonica)是一种优良的珍稀观赏竹种，其叶片绿白条纹变异是一种比较独特的叶色变异类型，表现在条纹的颜色深浅、形状和出现个数和位置都非常多样，会随着栽培条件的变化而变化。本课题组系统调查了花叶矢竹生物学特性，测定了叶片色素及色素前体物质，分析了各类型叶片光合特性，观察了绿叶和白叶发育过程中叶肉细胞和叶绿体显微结构的变化，构建了调控叶色变异基因表达网络，鉴定了参与叶色变异关键基因，比较了绿叶和白叶叶绿体基因组差异。获得以下主要结果：1）花叶矢竹叶色变异是叶绿色缺乏型变异，这种叶绿色缺乏型变异是可以恢复的；2）质体内类囊体垛叠障碍是花叶矢竹叶色变异的生理本质，质体不能形成有功能的叶绿体，有缺陷的叶绿体又反馈抑制叶绿素的合成，导致叶片白化；3）ELIPs基因可能是导致叶绿素缺乏的关键基因之一，ELIPs基因持续高水平表达，引起一系列叶绿体发育、光保护、抗逆基因的差异表达，这些基因非正常表达引发类囊体的垛叠障碍、光系统活性下降等生理效应，致使叶绿体发育缺陷。这些结果为理解和诠释其他竹类植物叶色条纹变异和秆色条纹变异的分子机理提供理论依据和新的视角，为观赏竹定向培育和长期高效经营提供重要理论指导和技术支持。