两个水稻叶色突变体的生理分析与基因定位研究-硕士论文

西南大学 博士学位论文 两个水稻叶色突变体的生理分析与基因定位研究 姓名：王永 申请学位级别：博士 专业：作物遗传育种 指导教师：何光华 20100601 中文摘要 两个水稻叶色突变体的生理分析与 基因定位研究 学科专业：作物遗传育种 研究方向：水稻分子育种 论文作者：Y u e n y o n gV a n i c h p a k o m 指导老师：何光华教授 中文摘要 水稻是世界上最重要的粮食作物之一，约有一半以上的人口以其为主食，因此，提 高水稻单产对维护世界粮食安全至关重要。水稻基因组较小，约4 3 0M b ，是单子叶模式 植物。实践证明，稳定的突变体是研究水稻基因功能和水稻分子育种的重要材料。其中， 矮化突变体的发现与应用就是其中最典型的案例之一。育种技术的革新以及分子生物学 发展的日新月异必然促进常规育种的改良，为实现水稻育种的更高目标创造条件。色素 是植物从太阳光吸收光电子进行光合作用的靶物质，随着分子领域研究的发展，其在高 等植物研究中引起了越来越广泛的关注。近来，通过叶绿体缺乏突变体取得了一系列研 究成果，叶绿体缺乏突变体是植物体内某一种或几种光合色素缺失或缺乏，该类突变体 在叶绿体发育、叶绿素代谢、光合作用等研究中具有重要的价值。在水稻育种中，该类 突变体可以利用其叶色标记检测杂交组合和繁殖不育系的纯度，也具有重要的应用价值。 尽管利用叶色突变体取得了一定的成果，与数量众多的叶色突变性状相比，许多研究尚 需加强。我们实验室利用E M S 处理自育优良恢复系缙恢1 0 号，获得了2 个遗传稳定的叶 色突变体。本论文针对这两个突变体，系统研究了其遗传特性、色素含量、细胞学结构、 分子定位等，为从分子水平进一步深入了解水稻色素合成机制创造了条件。主要研究结 果如下： 1 新型叶色突变体w y v l 的鉴定与基因定位 V 中文捅要 w y v l 苗期叶片表现为黄白化，分蘖期转为黄绿，抽穗期至成熟期表现为淡绿，因此命名 为白黄绿转换突变体( w h i t e y e l l o w v i r e s c e n tl e a f m u t a n t , w y v l ) 。突变体的叶绿素含量显著下 降，下降趋势与叶色表现成正相关。在苗期，表型最为典型，叶绿素含量最低，此时，测量 叶绿素荧光动力学参数，结果发现：在叶色变化严重部位，光化学猝灭系数( q P ) 、P S I I 的 实际量子效率( P SI I ) 、电子传递速率( E T R ) 、初始荧光( F o ) 、精光合速率( P n ) 和P S I I 最大光化学量子产量( F v F m ) 等均显著降低；然而，令人感兴趣的是，在新抽出叶，叶 色淡绿部位，P n 和F v F m 与野生型相比无显著差异。遗传分析表明，该性状受核单隐 性基因控制，为分子定位形w ，基因，利用籼型不育系西农1 A 与w y v l 杂交，总共获得 了1 6 9 8 株F 2 隐性定位群体。利用S S R 等标记，最终把该基因定位在第3 染色体上，位 于S S R 标记Y 7 和Y 6 之间，遗传距离分别为0 0 6c M 和0 0 3c M 。利用9 3 11 序列进行 比对分析，发现物理距离仅为8 4k b ，这为矿阿，基因的克隆和功能研究奠定了基础，也 为该基因在育种的应用创造了条件。 2 新型叶色突变体y g l 5 的鉴定与基因定位 y g l 5 整个生育期均表现稳定的黄绿叶表型，总叶绿素含量值为1 0 9m gg J 到3 1 1 m gg - 1 不等，其中，叶绿素a 和叶绿素b 仅为野生型的6 6 1 和6 1 2 ，为典型的叶绿素 缺乏突变体。抽穗期进行细胞结构观察，结果发现，除了叶绿体基粒片层略有减少外， 其它结构无明显变化。与野生型相比，有效穗、株高、千粒重等农艺性状均显著下降。 遗传分析表明，该突变表型受一对单隐性核基因控制。配制西农1 A 和y g l 5 杂交组合， 利用F 2 群体进行定位，初步把Y G L 5 基因定位在第3 染色体短臂，位于S S R 标记R M l 2 3 3 8 和R M l 3 3 2 R M 3 7 6 6 之间，遗传距离分别为0 9c M 和5 5c M 3 0c M ，最终把Y G L 5 基因 定位在S S R 标记S W U 3 1 和R M l 4 3 6 7 之间，遗传距离分别为0 2c M 和1 9 c M 。这为 该基因的图位克隆和功能分析奠定了基础。 V I E n g l i s ha b s t r a c t 曼曼曼I 一一一 一 I 曼曼曼曼巴曼曼曼曼曼曼鼍曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼 P h y s i o l o g i c a lA n a l y s i sa n dG e n eM a p p i n go f T w oN o v e lL e a fC o l o rM u t a n t si nR i c e ( O r y z as a t i v aL ) D i s c i p l i n e ：C r o pG e n e t i c sa n dB r e e d i n g D i r e c t i o n ：R i c eM o l e c u l a rB r e e d i n g P h D C a n d i d a t e ：Y u e n y o n gV a n i c h p a k o m A d v i s o r ：P r o f G u a n g h u aH e A B S T R A C T A st h ek e yf o o dc r o pf o rm o r et h a nh a l fo f h u m a n i t ) , i ti ss i g n i f i c a n tt oi n c r e a s ep a d d yr i c e y i e l dp e ru n i ta r e a R i c eg e n o m ei ss m a l la n do n l ya b o u t4 3 0M b ，a n dt h i sp r o v i d e si n s i g h ta s m o d e lf o ri m p r o v i n gm o n o c o t s I n h e r i t e dm u t a t i o n sh a v ep r o v e nt ob eav a l u a b l es y s t e mb o t h f o rg e n ef u n c t i o n a ls t u d i e sa n df o rp l a n tb r e e d e r O fw h i c h ，“D w a r fb r e e d i n g i so n eo ft h e m o s tf a m o u se x a m p l e s I n n o v a t i v eb r e e d i n gm e t h o d sa n dt h ee m e r g i n gt o o l so fm o l e c u l a ra n d g e n o m eb i o l o g ya st h e B i o t e c h n o l o g i c a lt o o l s ”m u s tm o d i f yt h ec o n v e n t i o n a lb r e e d i n g m e t h o d sa n de n h a n c et h ea c h i e v e m e n to fr i c eb r e e d i n gg o a l s P i g m e n t sa r es p e c i a lt a r g e ti n o b t a i n i n gt h ee l e c t r o n i ce n e r g yf r o mt h es u na n dp h o t o s y n t h e s i si st h e nc o n d u c t e d P i g m e n t s y n t h e s i si sS Oi m p o r t a n tt h a ti tw a sp a i dm o r ea n dm o r ea t t e n t i o nw i t ht h ed e v e l o p m e n to f m o l e c u l a rb i o t e c h n o l o g yi nh i g h e rp l a n t s R e c e n t l y , m u c hi n t e r e s t i n gr e s u l t sh a v eb e e n o b t a i n e db y s t u d y i n gc h l o r o p h y l l - d e f i c i e n tm u t a n t s ，w h i c h l a c k so n eo ro v e rc e r t a i n p h o t o s y n t h e t i cp i g m e n t s B e s i d e si t ss i g n i f i c a n c ei nb a s i cs t u d i e si nc h l o r o p l a s td e v e l o p m e n t , c h l o r o p h y l lm e t a b o l i s ma n dp h o t o s y n t h e s i s ，s u c hm u t a n t sa r ea l s oi m p o r t a n ti nb r e e d i n g ，f o r e x a m p l e ，t h e yC a l lb eu s e da sas i m p l em a r k e rf o rg e n e t i cp u r i t yt e s t i n gb o t hi nh y b r i ds e e d p r o d u c t i o na n di nC M S 1 i n em u l t i p l i c a t i o n I nd e s p i t eo fi t se s s e n t i a l i t ya n dp a r t i a l l y p r o d u c t i o n s ，c o m p a r e dw i t ha b u n d a n tm u t a t i o n si nl e a f - c o l o rc h a r a c t e r s ，m u c ho fw o r kW a s s t i l ln e e Q e dt og a i nf u r t h e ru s e f u lc o n c l u s i o n T w ol e a f c o l o rm u 咖tw e r eo b t a i n e d 舶mt h e p r o g 。n Yo fE M St r e a t e ds e e d so fJ i n h u i10 ，a l le x c e l l e n tr e s t o r e r i i n eb r e di nr i c ei n s t i t u t e s o u t h w e S tu n i v e r s i t y T h i st h e s i sr e v i e w e dt h e i rg e n e t i c c h a r a c t e r s ，p i 舯e n t sc o n t e n t s ，c e n s t r u c t u r e ，m o l e c u l a rm a p p i n g ，a n de t c T h er e s u l t sw e r ea sf o l l o w i n g ： 1 I d e n t i f i c a t i o na n dm o l e c u l a r m a p p i n go fn o v e ll e a fc o l o rm u t a n tw w J T h ew y v lc o l o r e dw h i t e - y e l l o wl e a v e sa t s e e d l i n gs t a g ea n dt h e ns h o w e dy e l l o w 盯e e na t t i l l e r i n gs t a g e ，f o l l o w i n gv i r e s c e n tu n t i lt om a t u r i t y T h i sm u t a n td e c r e a s e dc h i o r o p h y l lc o n t e n t s s l g n i f i c a n t l ya n dt h et r e n d l i n ew a sc o n s i s t e n tw i t hc h l o r o t i cl e v e l A tt h e s e e d l i n gs t a g eo f s h o w m gt y p i c a lp h e n o t y p e ，c h l o r o p h y l lf l u o r e s c e n c ek i n e t i cp a r a m e t e r sw e r em e a s u r e da n d t h e r e s u l t ss h o w e dt h a t c o e f f i c i e n to fp h o t o c h e m i c a l q u e n c h i n g ( q P ) ，a c t u a le f f i c i e n c vo f P SI I ( m P SI I ) ，e l e c t r o nt r a n s p o r tr a t e ( E T R ) a n d i n i t i a lc h l o r o p h y l lf l u o r e s c e n c el e v e l ( F o ) ，n e t p h 咖s y n h e t i cr a t e ( P n ) a n dm a x i m u mp h o t o c h e m i c a le f f i c i e n c yo fp h o t o s y s t e mI I ( F v F m ) w e r es i g n i f i c a n t l yl o w e ri nt h es e v e r ec h i o r o t i cl e a f H o w e v e r ，n os i g l l i f i c a n td i 毹r e n c e sw e r e o b s e r v e df o rP na n dF v F mb e t w e e nm u t a t i o n a lv i r e s c e n tl e a fa n dn o r m a l g r e e nl e a fT o m o l e c u l a rm a p p i n g 形朋g e n e ，X i n o n g lAw a sc r o s s e dw i t h 咿J ，t h eF 1 F 2p o p u l a t i o n s w e r eu s e Qf o rg e n e t i ca n a l y s i sa n dt h eF 2p o p u l a t i o nW a su s e df o rm a p p i n g F i n a l l y ，t h e 聊 p h e n o 帅ew a sc o n f i r m e dt ob ec o n t r o l l e db yo n es i n g l en u c l e a r e n c o d e dr e c e s s i v eg e n e ，a n d t h e 嗍g e n ew a sf i n a l l ym a p p e db e t w e e nS S Rm a r k e rY 7a n dY 6o nr i c ec h r o m o s o m e 3 T h e g e n e t l cd 1 S t a n c ew a s0 0 6c Ma n d0 0 3c M ，r e s p e c t i v e l y ，a n dt h ep h y s i c a ld i s t a n c ew a S8 4k b a c c o r d i n gt oi n d i c ar i c e9 311 T h e s er e s u l t sm u s tf a s c i n a t et h eg e n ec l o n i n ga sw e l la S i t s a p p l i c a t i o ni nb r e e d i n g 2 I d e n t i f i c a t i o na n dm o l e c u l a r m a p p i n go f n o v e ll e a f c o l o rm u t a n ty g l 5 T h ey g l 5d i s p l a y e ds t a b l e y e l l o wg r e e nl e a fd u r i n gt h ed e v e l o p m e n t , a n di t St o t a l c h l o r o p h y l lr a n g e df r o m1 0 9m gg - 1t o3 11 m g9 1 A sac h l o r o p h y l l d e f i c i e n tm u t a n t 。 c h l o r o p h y l l 口o c c u p i e d6 6 1 a n dc h l o r o p h y l lbo c c u p i e d61 2 o ft h a to f w i l d t y p e , r e s p e c t i V e l Y C 0 m p a r e dw i t ht h ew i l dt y p e ，c h l o r o p l a s ts t r u c t u r ec h a n g e d l e s se x c e p to f 靴a 1 s t a c l ( S T 1 1 ep o o r 靶n o m i cc h a r a c t e r sw e r ei d e n t i f i e d ，i n c l u d i n g e f f e c t i v ep a n i c l e ，p l a n th e i g h t ， 1 ，0 0 0 g r a i nw e i g h ta n ds e e ds e t t i n gr a t e s G e n e t i c a n a l y s i ss h o w e dt h a tt h em u t a t i o n a l T T E n g l i s ha b s t r a e t c h a r a c t e rw a sc o n t r o l l e db yo n em a j o rr e c e s s i v en u c l e a rg e n e a c c o r d i n g t o F la n dF 2 p o p u l a t i o no fX i n o n g 1A y g l 5 F o u rh u n d r e d sS S Rm a r k e r sw e r eu s e df o rg e n em a p p i n ga n d t h eY G L 5g e n ew a sp r i m a r i l ym a p p e db e t w e e nR M l 2 3 3 8a n dR M l 3 3 2 ，R M 3 7 6 6o nt h es h o r t a i mo ft h ec h r o m o s o m e3 ，t h eg e n e t i cd i s t a n c ew e r e0 9c Ma n d5 5c M ，3 0c Mr e s p e c t i v e l y f r o mt h el o c u s T h eY G L 5g e n ew a sf i n a l l ym a p p e db e t w e e nS S Rm a r k e rS W U 3 1a n d R M 14 3 6 7w i t hg e n e t i cd i s t a n c e s0 2c Ma n d1 9c Mr e s p e c t i v e l y T h e s ep r o v i d et h eb a s i c i n f o r m a t i o nf o rg e n ec l o n i n ga n df u n c t i o na n a l y s i so fY G L 5 K e yw o r d s ：R i c e ( O r y z as a t i v aL ) ；L e a fc o l o rm u t a n t s ；w y vl ；y g l 5 ；G e n e t i cA n a l y s i s ； M o l e c u l a rM a p p i n g I l I A A c D s A F L P A L A L i S to f A b b r e v i a t i o n s L i s to fA b b r e v i a t i o n s A d e n i n e A c t i v a t o r D i s s o c i a t i o n A m p l i f i e dF r a g m e n tL e n g t hP o l y m o r p h i s m 6 a m i n o l e v u l i n i ca c i d A N O V A A n a l y s i so f v a r i a n c e b p C C A O c D N A C h l C h la C h lb c M C M S C M S C T A B D N A E S T s E T R F o F v F m G G D G l u T R B a s ep a i r s C y t o s i n e C h l o r o p h y l l i d e 口o x y g e n a s e C o m p l e m e n t a r yD e o x y r i b oN u c l e i cA c i d C h l o r o p h y l l C h l o r o p h y l la C h l o r o p h y l lb C e n t iM o r g a n C y t o p l a s m i cM a l eS t e r i l i t y C y t o p l a s m i cm a l es t e r i l e C e t y lT r i m e t h y lA m m o n i u mB r o m i d e D e o x y r i b o s eN u c l e i ca c i d E x p r e s s e dS e q u e n c eT a g s E l e c t r o nt r a n s p o r tr a t e I n i t i a lc h l o r o p h y l lf l u o r e s c e n c el e v e l M a x i m u mp h o t o c h e m i c a le f f i c i e n c yo fp h o t o s y s t e mI I G u a n i n e G e n e t i cD i s t a n c e G l u t a m y lt R N Ar e d u c t a s e G S A G u t a m a t e1 - s e m i a l d e h y d ea m i n o t r a n s f e r a s e G y S Iu n i to fa b s o r b e dr a d i a t i o n ( O n eg r a yi st h ea b s o r p t i o no fo n e j o u l eo fe n e r g y , i n 7 1 H V R H Z I R R I k b L C C M b p m l n M P m R N A N C C N P 0 s 0 4 P C R P n q P Q T L R A P D I 心L P R N R R O S S S A S C A I b S S L P S S R S T M S S T R 7 2 L i s to f A b b r e v i a t i o n s t h ef o r mo fi o n i z i n gr a d i a t i o n ，b yo n ek i l o g r a mo fm a t t e r ) H y p e rV a r i a b l eR e p e a t s H y d r a z i n eh y d r a t e I n t e r n a t i o n a lR i c eR e s e a r c hI n s t i t u t e K i i o b a s e s L e a f C h l o r o p h y l lC o m e m M e g a b a s ep a i r s M i n u t e M u t a n tp o o l M e s s e n g e rR N A N o n f l u o r e s c e n tc h l o r o p h y l lc a t a b o l i t e N o r m a lp o o l O s m i u mt e t r o x i d e P o l y m e r a s eC h a i nR e a c t i o n N e tp h o t o s y n t h e t i cr a t e T h ec o e f f i c i e n to fp h o t o c h e m i c a lq u e n c h i n g Q u a n t i t a t i v eT r a i tL o c i R a n d o m l yA m p l i f i e dP o l y m o r p h i cD N A R e s t r i c t i o nF r a g m e n tL e n g t hP o l y m o r p h i s m R i b o n u c l e o t i d er e d u c t a s e R e a c t i v eo x y g e ns p e c i e s S e c o n d S o d i u ma z i d e S e q u e n c eC h a r a c t e r i z e dA m p l i f i e dR e g i o n S i m p l es e q u e n c el e n g t hp o l y m o r p h i s m S i m p l eS e q u e n c eR e p e a t s S e q u e n c et a g g e dm i c r o s a t e l l i t e s S h o r tT a n d e mR e p e a t s L l s t0 1A b b r e v i a t i o n s S T S S e q u e n c eT a g g e dS i t e s T T h y m i n e t h at o n sp e rh e c t a r e T P G M ST h e r m o p h o t o p e r i o d s e n s i t i v eg e n i cm a l es t e r i l e T B E T r i sB o r a t eE D T AB u f f e r T - D N A T r a n s f e rD N A T G M S T h e r m o s e n s i t i v eg e n i cm a l e s t e r i l e V N T RV a r i a b l eN u m b e ro fT a n d e mR e p e a t s w x W a x ym u t a n t w y v l W h i t e - y e l l o wt oy e l l o w - g r e e na n dv i r e s c e n td u r i n gd e v e l o p m e n t ( M u t a n t p h e n o t y p e ) y g t l Y e l l o w - g r e e nl e a f1 y g l 5 S t a b l ey e l l o wg r e e nl e a fm u t a n t5 ( M u t a n tp h e n o t y p e ) O P SI I A c t u a le f f i c i e n c yo fP SI I 7 3 独创性声明 学位论文题目： 照Y 堑Q ! Q g i 堡型丛型匹i 曼垫鱼Q 金塑丛靶卫遮gQ 盟QN Q Y 曼! L e a fC o l o rM u t a n t si nR i c e 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中引用他人已 经发表或出版过的研究成果，文中己加了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、 朋友、同仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢 学位论文作者：王水 签字日期：约加年6 月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关 部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、汇编学位论文。 一， ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：钚保密，口保密 期限至年月止) o 学位论文作者签名：罗水导师签名： 签字日期：他户年6 月日签字日期：2 哆Q 年月日 C h a p t e r1R e v i e w C h a p t e r1R e v i e w 1 1c h a r a c t e r i s t i co fr i c e ，a n di t sd e v e l o p m e n t F o rm o r et h a nh a l f o fh u m a n i t y , r i c ei sl i f e I ti st h eg r a i nc r o pt h a th a ss h a p e dt h eh i s t o r y , c u l t u r e ，d i e t ，a n de c o n o m yo fb i l l i o n so fp e o p l eo f A s i a M a n yo f t h e ms l e e po nr i c es t r a w , d r i n k r i c el i q u o ra n do f f e rr i c et ot h e i rg o d s T h eg r o w t hs t a g eo ft h er i c ec r o pm a r k st h ep a s s a g eo f t i m ea n ds e a s o n I nt h el a n g u a g e so fC h i n a , J a p a na n dm a n yo t h e r s ，t h ed a yb e g i n sw i t h ”m o r n i n gr i c e ”a n de n d sw i t h ”e v e n i n gr i c e ”I nt h i sp a r to f t h ew o r l d ( A s i a ) ，r i c ei sn o to n l yj u s t ac e r e a lb u ta l s ot h er o o to fc i v i l i z a t i o n ( G o m e z , 2 0 01 ) C h i n a , a st h el a r g e s tr i c ep r o d u c e r , c o n t r i b u t e s3 2 35 o ft h et o t a lw o r l dp r o d u c t i o n M u c hS U C C E S Sh a sb e e nm a d ei nr i c eb r e e d i n g i nC h i n aw i t ha na v e r a g ey i e l do f3 35t h ai nt h e19 5 0 st o6 2 3t h ai nt h e19 9 0 s U pt o2 0 0 0 ， 513 2c u l t i v a r sh a db e e nc o l l e c t e da n dm o r et h a n3 0 0p o t e n t i a lv a r i e t i e sw e r er e l e a s e di n t o n a t i o n a lp l o tt e s t i n ge v e r yy e a r ( Q ie ta 1 ，2 0 0 6 ) W i t ht h ei n c r e a s i n gw o r l dp o p u l a t i o l l ，t h ei m p o r t a n c eo fu n d e r s t a n d i n gt h i sc r o pw i l l i n c r e a s ei nt h ef u t u r e R i c e ( O r y z as a t i v aL ) i sd i p l o i d ( 2 n = 2 4 ) ，a n n u a l ( p o t e n t i a l l yp e r e n n i a l ) ，a s h o r t - d a yp l a n t , h a sad e t e r m i n a t ei n f l o r e s c e n c ea n dn o r m a l l ys e l f - f e r t i l i z e s C u l t i v a t e dr i c e c o n s i s t so f t w os p e c i e sO s a t i v aa n dDg l a b e r r i m a T h eg e n u sO r y z ai n c l u d e sm o r et h a n2 5w i l d s p e c i e s ，w h i c ha r ee i t h e rp e r e n n i a lo ra n n u a l ，a n de i t h e rd i p l o i do rt e t r a p l o i d G e n o m ea n a l y s i s d o n eo nt h eb a s i so fc h r o m o s o m ep a i r i n gb e h a v i o ra n df e r t i l i t yi ni n t e r s p e c i f i ch y b r i d sa n dd e g r e e o fs e x u a lc o m p a t i b i l i t y , h a sm a d ep o s s i b l et og r o u pt h e mu n d e rn i n ed i s t i n c tg e n o m e s ，v i z ，A ，B ， C ，D ，E ，F ，GHa n dJ T h e s ev a r i a t i o n si nw i l ds p e c i e sa r et h em a j o rs o u r c eo fa g r o n o m i c a l i m p o r t a n tg e n e s ，a n dm a n yh a v eb e e ni n c o r p o r a t e di n t oc u l t i v a t e dr i c e ( T a k e s h ia n dK o ，19 9 6 ) R i c ew a sd o m e s t i c a t e dp r o b a b l yi nn o r t h e a s t e r nI n d i aa n ds o u t h e r nC h i n aa b o u t8 , 0 0 0y e a r sa g o a n di st h es t a p l ef o o df o rm o r et h a n5 0 o ft h ew o r l d Sp o p u l m i o n ( K h u s h ，19 9 7 ) D u et ot h e c o n t i n u o u ss e l e c t i o no fd o m e s t i c a t e dw i l dr i c ef o rt h ed e v e l o p m e n to fh i 【g hy i e l d i n ga n dw e l l a d a p t e dv a r i f i e s ，w h i c ho c c u p i e dm o r et h a nh a l fo fw o r l d Sr i c eg r o w i n ga r e a , h a sl e dt og e n e t i c e r o s i o nw h i c hi nt u r nn a r r o w e dv a r i a b i l i t yi nr i c e F o r t u n a t e l y , a ni n t e r n a t i o n a le f f o r ta t I n t e r n a t i o n a lR i c eR e s e a r c hI n s t i t u t e ( I R R I ) ，P h i l i p p i n e sa n dn a t i o n a lr i c ei m p r o v e m e n tp r o g r a m s C h a p t e r1R e v i e w v i ar e a c t i v eo x y g e n - d e r i v e dr a d i c a l s ( A h l o o w a l i aa n dM a l u s z y n s k i ，2 0 01 ) T h e s ee f f e c t sc a n o c c u rb o t hs p o n t a n e o u s l ya n da r t i f i c i a l l yf o l l o w i n gi n d u c t i o nb ym u t a g e n s C h e m i c a lm u t a g e n g e n e r a l l yp r o d u c e si n d u c e dm u t a t i o n sw h i c hl e a dt ob a s ep a i rs u b s t i t u t i o n s ，e s p e c i a l l yG C - - ) A T r e s u l t i n gi na m i n oa c i dc h a n g e s ，w h i c hc h a n g et h ef u n c t i o no fp r o t e i n so ra b o l i s ht h e i rf u n c t i o n s a sd e l e t i o n so rf l a m es h i f tm u t a t i o n s ( Y u a na n dZ h a n g ，19 9 3 ) T h e s ec h e m o m u t a g e n si n d u c ea b r o a dv a r i a t i o no fm o r p h o l o g i c a la n dy i e l ds t r u c t