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叶片是作物进行光合作用的主要器官,直接影响作物的产量。发掘作物光合作用相关的基因,剖析其作用机制,对增加作物产量具有重要的应用价值。课题组发现了一个玉米黄绿叶的突变体（yellow-green leaf,ygl）,并以其为试材,定位、克隆了YGL基因,主要研究结果如下:1. 突变体ygl的产量降低。突变体ygl在苗期叶色为浅黄色,随着生长发育,叶色逐渐加深,至成熟期为黄绿叶。在苗期,进行16/8 h的长光照处理,ygl也呈黄绿叶。ygl的生育期为134.20±0.98 d,与对照B73相比（144.90±1.45 d）,生育期延迟了约10 d。同时,与对照相比,ygl的株高、穗位高、百粒重、穗长、穗粗、粒长、粒宽、粒厚、单穗产量等均显著降低。这表明ygl的生长发育不良,产量下降。2. 突变体ygl的叶绿素b含量降低。相对于对照B73,苗期、拔节期和抽穗期,ygl的光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度及蒸腾速率均显著降低。ygl的总绿素含量、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量等也显著降低。其中,在拔节期,叶绿素b的含量降低了近10倍;在抽穗期,降低了近4倍。相反,叶绿素合成前体物质ALA及Pchlide的含量显著升高。SDS-PAGE结果显示,光合系统中的捕光色素蛋白（LHCⅠ和LHCⅡ）丰度显著下降。3. YGL基因的精细定位与分离。Chang7-2×ygl的F2分离群体中,正常绿叶与黄绿叶的分离比例为341:116,符合3:1（X2<3.84）,这表明ygl突变体的黄绿叶由单基因隐性突变所致。利用BSA（Bulked Segregant Analysis）技术将YGL基因初步定位在第8染色体长臂上17.18 Mb的区间内。在初定位区段内,筛选了19个SNP标记,通过17个重组交换单株,将目标基因精细定位到161.51-162.56 Mb,1.05 Mb的区间内。本区间共有51个基因,其中5个与叶色、叶绿体发育相关。PCR扩增这5个基因的启动子、CDS区段,并测序,发现Zm CAO1（GRMZM2G038487）基因在第四个外显子上有51 bp的插入。序列分析表明51 bp的插入为Popin转座子。其他4个基因,在Chang7-2和突变体ygl之间,未发现序列差异。突变体ygl与cao1cao1杂交,F1单株均为黄绿叶。因此,Zm CAO1为本研究的目的基因。4. zmcao1突变导致产量降低的作用机制。RNA-seq结果显示,50个光合作用相关的基因在ygl表达水平降低,其中9个Ribosomal蛋白或其亚基（RPS）（AY109733,bnl3.04,IDP1437b,IDP245,uaz251b,RPS10,RPS11,RPS12a,RPS13）,3个Rubisco Activase（RCA）（RCA1,RCA2,RCA3）,2个Sucrose Phosphate Synthase（SPS）（SPS1,SPS2）基因在ygl中下调表达。此外,17个Golden2-like（GLK）也在ygl中下调表达。56个与种子发育相关的基因在ygl中下调表达,其中6个Empty Pericarp（EMP）基因和6个Basal Endosperm Transfer Layer（BETL）在ygl中表达水平降低。胚乳发育关键基因EMP11和EMP12在ygl表达水平显著降低。5. ygl耐渍性降低。ygl在涝渍处理2 d时第一叶开始萎蔫下垂,而对照植株叶片正常;4 d时ygl第一、二叶均已萎蔫下垂,对照叶尖微黄;6 d时ygl已完全倒伏,对照仅叶尖变黄。涝渍胁迫下,ygl叶片中O2-、MDA含量显著升高,相反,SOD、CAT等酶活性与对照无明显差异。6. zmcao1突变导致耐渍性降低的分子机制。RNA-seq结果表明,ygl中11个ERF,30个MYB和23个NAC转录因子表达水平降低,但降低水平未达到2倍。相反,54个WRKY基因表达水平降低,其中18个WRKY降低水平达到2倍以上。此外,ygl中有24个MAPK基因下调,而MAPK是WRKY的上游调节因子。这些结果表明:zmcao1导致ygl不能诱发MAPK级联响应,启动下游WRKY基因响应涝渍胁迫,致使耐渍能力降低。