半纤维素是重要的植物细胞壁组分，其结构复杂、而合成途径尚未明确。不同植物的半纤维素性状，包括成分和结构均不同。在单子叶植物中主要的半纤维素是木聚糖和β-1，3-1，4-葡聚糖。半纤维素是由7种中性单糖按照特定的组合与比例组成，因此单糖组成分析是解析半纤维素组成和结构的基本方法。　　 水稻是重要的单子叶模式植物，具有丰富的遗传资源。本文利用能准确、稳定检测7种中性单糖的气相色谱偶联质谱(GC-MS)的方法，对46种分属于9种基因组类型的野生稻和5种栽培稻的茎秆细胞壁单糖组成进行了测定，发现不同的基因组类型之间细胞壁成分存在显著的差异。通过主成分分析，可将同属于AA基因组的野生稻和栽培稻较好地分开，体现了野生稻与栽培稻间细胞壁成分的多样性，其中所蕴含的遗传差异，是挖掘相关基因的重要源泉。我们利用普通野生稻元江和栽培稻特青及元江普通野生稻在特青中的渗入系为材料，进行了基于细胞壁单糖成分的数量性状位点作图(QTL)。首先，我们发现由于元江普通野生稻和特青生长环境和生活习性的不同，导致它们的株型和茎秆解剖结构明显不同。元江普通野生稻具有匍匐生长、薄壁细胞小、厚壁细胞细胞壁变薄等特性。其次，茎秆细胞壁单糖成分测定和免疫组织化学分析发现，元江普通野生稻细胞壁中葡萄糖含量显著升高而木糖含量明显降低。细胞壁分级组分测定和键位连接形式分析表明，这些单糖差异主要来源于半纤维素木聚糖和β-1，3-1，4-葡聚糖。利用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)对这些半纤维素的结构进行了进一步的分析，表明元江普通野生稻的木聚糖在丰度与结构上均发生了变化，而其β-1，3-1，4-葡聚糖只在丰度上有显著改变。通过对元江普通野生稻在特青中的渗入系群体的细胞壁组成分析，结合渗入系的遗传图谱，定位了17个影响水稻细胞壁半纤维素合成的QTL。其中主效位点qXyl8和gGlc8对木糖和葡萄糖的贡献最大，分别是19％和21%。这些位点为水稻中主要半纤维素成分、木聚糖和β-1，3-1，4-葡聚糖合成关键基因的克隆奠定了基础。　　 本论文还对参与β-1，3-1，4-葡聚糖和木聚糖合成的关键基因CSLF6(CelluloseSynthase-Like F6)和2个IRX(Irregular Xylem)同源基因进行了初步的功能研究。CSLF6位于我们所发现的影响葡萄糖/木糖含量主效位点的附近。通过测序分析，我们发现该基因在元江普通野生稻中有四处点突变，均造成错义突变，其中两个为保守氨基酸。由于这两个保守的氨基酸位于CSLF6的酶活催化区，因此我们推测这些突变可能增强了CSLF6的催化活性。元江普通野生稻中cslf6极可能是功能获得性突变。除了开展相关的遗传学研究外，我们还对CSLF6的表达谱进行了详细的分析，推测它可能是CSLF家族的主效基因。由于水稻中还没有参与木聚糖合成基因的报道，我们利用遗传学手段，对水稻中的拟南芥木聚糖合成基因IRX的同源基因进行了分析。鉴定出IRX8的同源基因T-DNA插入突变体irx81-1和IRX9的同源基因T-DNA插入突变体irx91-2。这两个突变体均表现为株型矮小，细胞壁木糖和木聚糖含量降低，而葡萄糖和半乳糖含量升高。这些工作为水稻木聚糖合成机理的研究积累了重要的原始材料。　　 半纤维素是构成单子叶植物细胞壁的重要组分，目前人们对单子叶植物中半纤维素合成的分子机制的认识还极其欠缺。本研究通过对野生稻与栽培稻细胞壁成分多样性的研究，定位了影响细胞壁性状、尤其是影响木聚糖和β-1，3-1，4-葡聚糖含量或结构的关键QTL位点，加之对元江普通野生稻cslf6基因和栽培稻IRX8L和IRX9L基因的初步功能分析，为水稻相应半纤维素合成途径的阐明奠定了基础。