Leaf color mutants are an ideal tool to study chlorophyll biosynthesis, chloroplast development and photosynthesis. In this study, we identified an EMS-induced yellow young leaf mutant C777. The mutant exhibited yellow cotyledons and emerging true leaves with stay-green dots that turn green gradually with leaf growth. Segregation analysis in several populations indicated that the mutant C777 was controlled by a recessive gene yyl-1. Fine mapping delimited the yyl-1 locus to a 45.3 kb region harboring 8 putative genes, but only one SNP (G to A) was identified between C777 and its wild-type parental line in this region which occurred in the 13th exon of CsHD that encodes a histidine and aspartic acid (HD) domain containing protein. This nonsense mutation introduced a stop codon and thus a premature protein. Uniqueness of this mutant allele was verified in 515 cucumber lines. Quantitative real-time PCR revealed significantly reduced expression of CsHD gene in the mutant. Further, silencing the NbHD gene by VIGS in tobacco resulted in virescent young leaves and significantly down-regulated expression of HD gene. These results strongly supported the association of the CsHD gene with the virescent young leaf phenotype in C777. This is the first report to clone and characterize the CsHD gene in the horticultural crops. The results may help understand the functions of the HD gene in chloroplast development and chlorophyll biosynthesis in plants.

中文翻译：

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编码组氨酸和天冬氨酸结构域蛋白的 CsHD 突变导致黄瓜 (Cucumis sativus L.) 中的黄色幼叶-1 (yyl-1)

叶色突变体是研究叶绿素生物合成、叶绿体发育和光合作用的理想工具。在这项研究中，我们鉴定了 EMS 诱导的黄色幼叶突变体 C777。突变体表现出黄色子叶和新出现的真叶，带有保持绿色的点，随着叶子的生长逐渐变绿。几个种群的分离分析表明突变体C777受隐性基因yyl-1控制。精细定位将 yyl-1 基因座定界为包含 8 个推定基因的 45.3 kb 区域，但在 C777 与其野生型亲本系之间仅鉴定了一个 SNP（G 到 A），该区域发生在 CsHD 的第 13 个外显子中编码含有组氨酸和天冬氨酸 (HD) 结构域的蛋白质。这种无意义的突变引入了一个终止密码子，从而引入了一个过早的蛋白质。该突变等位基因的独特性在 515 个黄瓜品系中得到验证。定量实时 PCR 显示突变体中 CsHD 基因的表达显着降低。此外，在烟草中通过 VIGS 沉默 NbHD 基因导致幼叶变绿并显着下调 HD 基因的表达。这些结果强烈支持 CsHD 基因与 C777 中的绿色幼叶表型的关联。这是第一份克隆和表征园艺作物中 CsHD 基因的报告。该结果可能有助于了解 HD 基因在植物叶绿体发育和叶绿素生物合成中的功能。在烟草中通过 VIGS 沉默 NbHD 基因导致幼叶变绿并显着下调 HD 基因的表达。这些结果强烈支持 CsHD 基因与 C777 中的绿色幼叶表型的关联。这是第一份克隆和表征园艺作物中 CsHD 基因的报告。该结果可能有助于了解 HD 基因在植物叶绿体发育和叶绿素生物合成中的功能。在烟草中通过 VIGS 沉默 NbHD 基因导致幼叶变绿并显着下调 HD 基因的表达。这些结果强烈支持 CsHD 基因与 C777 中的绿色幼叶表型的关联。这是第一份克隆和表征园艺作物中 CsHD 基因的报告。该结果可能有助于了解 HD 基因在植物叶绿体发育和叶绿素生物合成中的功能。