水稻温敏失绿突变体1103s，是一个叶绿素自然突变新类型。它的特点是在苗期短时低温诱导下叶色可发生变化，这种变化是可逆的。其性状表现为，在植株新、老叶片及叶鞘部位，出现有规律的淡黄色宽横带，使整个植株呈现绿、黄相间排列的征状，我们称之为间断失绿(green-yellow band)性状。这种间断失绿性状在一定条件下又可复绿。从国内外对叶绿素突变体的研究报道看，像1103s这样具有发育阶段性变化和表达特异性的突变体十分罕见。它是研究叶绿素代谢、基因表达调控，以及叶绿体光合膜形态建成的极好材料。因此，本研究利用自然短时降温和人工控温，对水稻温敏失绿突变体1103s的间断失绿性状表达全过程进行系统研究，初步阐明温敏失绿突变体冷激应答的细胞与分子机理，为植物对环境信号(冷激信号)的感应与传导过程中的作用及叶绿体光合膜形态与功能建成的关系，提供新的知识。其研究结果如下： 1．通过自然降温和人工控温处理，对温敏失绿突变体的间断失绿性状表达特性进行研究。研究表明：当降温达临界温度值23.1℃时，持续时间达72小时，则突变体表达间断失绿性状。这一突变性状表达的临界温度条件，远远高于冷害和冻害发生的温度线。因此，可以认为间断失绿性状表达，是一种突变体对环境冷刺激的应答反应。 2．对失绿性状表达全过程的叶绿体超微结构变化研究发现，在突变性状表达时，叶片间断失绿区的叶绿体内部结构发生退化，呈现基粒垛叠片层数的异常减少，或基粒消失仅剩基粒残迹，有的甚至整个叶绿体为高电子密度的囊泡状结构。而在同一叶片的绿区，叶绿体仅表现基粒片层数的减少、排列不规则，嗜锇小球集聚。在叶片失绿区的复绿过程中，叶绿体的这些变化又可逆转，内部结构重建，最后整个叶绿体结构基本恢复正常。由此可以推断，水稻1103s叶片间断失绿性状表达过程，实质上是一个由温度调控的叶绿体结构退化与修复的可逆过程。 3．应用双向电泳技术，从全叶蛋白比较入手，研究了温敏失绿突变体在失绿前及失绿后的变化，同时比较并分析了突变体在不同温度处理和遗传背景下的全叶蛋白变化特征，以及温度冷激与失绿的关系。结果表明，冷激诱导后的1103s叶片上，失绿区域的组织中没有出现冷胁迫的迹象，其Rubisco的大、小亚基表现正常。但有一个56.2kD(P卜4.5)的特异蛋白在失绿区域的组织中消失，而在同一叶片的绿色区域组织中则可检测到该蛋白。同时，这一蛋白在野生型，’8 9025”和非温敏品种“窄叶青8号“等对照中均可检测到。用低温持续处理11035和11035 x 89025的杂交一代植株时，叶片中的56.2kD(Pl=4.5)特异蛋白也仍然存在。由此推测，56.ZkD(P卜4.5)特异蛋白是水稻叶片中一个与叶绿素代谢密切相关的重要冷激应答功能元件蛋白。4、对间断失绿性状表达全过程的氨基酸代射研究看，叶片失绿区的游离氨基酸总量比对照减少16%，但各氨基酸组分并未发生缺失。其中谷氨酸(G1。)、天门冬氨酸(A sp)和氨(NH，)的含量均比正常叶含量增加，表现相对积累:而其余氨基酸组分的含量下降;当叶片复绿时，其游离氨基酸组分含量变化与失绿过程相反。而谷氨酸(Glu)、天门冬氨酸(Asp)和氨(NH;)都是位于氨基酸代谢链上游的氨基酸，由此认为，突变性状表达过程中的氨基酸代谢，表现为上游氨基酸的阻遏调控。5.利用免疫法及生化提纯技术，对失绿性状表达中的Rubsico含量、Rubsico活化酶活性进行测定，同时应用双向电泳对R。bsiCo大、小亚基进行分离比较。结果表明:突变体的Rubisc。结构和含量与野生型对照89025一样，保持相对稳定:但在突变体失绿叶片区域的尺ubisc。活化酶的酶活性，则随56.ZkD( Pl二45)特异蛋白质的存在与消失发生改变。当突变性状表达时，特异蛋白(弓6.ZkD，PI=45)消失，其Rub 1 Sco活化酶活性下降;当叶片失绿区域复绿时，特异蛋白出现，则Rubisco活化酶活性上升。这一密切相关关系表明，在光合作用过程中，突变体的Rubiseo活化酶活性变化与特异蛋白的存在密切相关，它是Rubisco活化酶活性的调节蛋白。这种调节具体表现在氨基酸代谢上，是对上游氨基酸的阻遏调控，从而使叶绿体的光合膜形态建成受阻，最终导致类囊体膜的退化。 上述温敏失绿突变体冷激应答的细胞与分子机制研究结果，从一个方面反映了植物对环境信号的感应与传导中的作用路径，以及参与植物叶绿体器官建成的事实。