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提高作物产量始终是育种家们追求的目标,水稻产量与穗部性状密切相关。而穗长作为水稻穗部性状的重要组成部分,在育种实践中被广泛研究。尽管如此,与遗传资源丰富的野生稻相比,目前我们能利用的水稻穗长种质资源仍较少。因此,挖掘新的水稻穗长基因,对进一步提高水稻产量具有重要意义。水稻穗长是一个复杂的数量性状,且易受环境影响。因此,在对穗部性状进行研究时,需要多环境重复验证。而全基因组关联分析（Genomic Wide Association Study,GWAS）是在全基因组范围内对遗传变异信息进行扫描,不仅适用于单基因控制的性状,对复杂性状也有较好的检测效果。本研究考察了杭州和海南两个不同日照环境下水稻的穗长性状,结合627份重测序材料的SNPS标记,采用混合线性模型（MLM）,在-lg P>6（FDR<0.01）水平下,对两个环境下的水稻穗长表型数据进行GWAS分析。并借助生物信息学和染色体片段置换系（CSSL）对候选基因进行验证,结果如下:1.在不同的日照条件下,水稻穗长呈现出不同的表型差异,表现为在长日照（杭州）条件下的穗长长度长于短日照（海南）条件下的穗长。而不同环境也会影响穗长的关联分析结果,如长日照条件下穗长关联分析的最高峰值在短日照条件下穗长的分析结果中不存在。但将群体结构单一化后,即籼、粳稻分开分析后,在籼稻群体中又检测到了该位点。以上结果说明对于一些复杂的或是易受环境影响的性状可采用群体结构单一化分析。2.对长日照条件下关联到的最高峰值SNPS位点的上下游共100kb区间的基因进行功能预测,并结合表达量分析,最后将三个紧密相连的赤霉素合成基因（PL1,PL2和PL3）确定为候选基因。进一步的表达谱分析发现PL1和PL2两个基因在穗部表达量最高;PL3在根部表达量最高,其次在穗部。3.筛选染色体片段置换系来（Chromosome Segment Substitution Lines,CSSL）验证候选基因,分别筛选出籼稻（93-11）背景中导入了PL1、PL2和PL3三个基因的粳稻（日本晴）片段的置换系CSSLN,以及粳稻（日本晴）背景中导入了三个基因的籼稻（Kasalath）片段的置换系CSSLK。表型鉴定发现CSSLN穗长显著增加,而CSSLK穗长显著缩短。4.对染色体片段置换系的进一步表型分析发现,CSSLN株高增高、分蘖减少、叶长增加、籽粒变得更加细长、穗粒数及单株产量都有增加;而CSSLK株高变矮、分蘖增多、叶长变短、籽粒变短、穗粒数及单株产量也降低。5.内源赤霉素含量测定结果表明,抽穗期CSSLN的GA3、GA4和GA6含量增加,说明可能由于片段置换系中内源赤霉素含量增加导致穗长增加、株型变化。6.将不同的浓度的GA3（0μmol/L,50μmol/L,100μmol/L,150μmol/L）加入到营养液中处理苗期的片段置换系和对应亲本。结果表明,CSSLN叶长和根长对赤霉素的响应要小于亲本93-11;对成熟期的片段置换系进行外源GA3喷施处理,发现CSSLN叶长和穗长对赤霉素的响应同样低于93-11;CSSLN在苗期和成熟期对赤霉素的响应较迟钝,说明粳稻的基因型可能影响籼稻植株中赤霉素的信号途径,降低植株对赤霉素的响应。