水稻不仅在国民经济中具有重要地位,也在科研工作中具有巨大的作用。对水稻的研究过程相对于单子叶植物的研究来说是一个非常好的模式,再加上全基因组测序的完成,水稻越来越成为一个巨大的科研资源。近年来,随着人口压力,环境恶化等一系列问题的出现,水稻单产增幅逐渐变缓甚至停滞不前,导致水稻总产量无法提高。当前如何提高水稻单产已成为遗传专家研究的重要课题。水稻产量由有效穗数,穗粒数和千粒重决定,选育高产水稻主要是从这三个因素入手。本研究报道了宜香1B经EMS诱变而获得的一个水稻短穗粒型突变体spgs(short panicle and grain shape),并主要对其进行了农艺性状调查、生理特性测定、细胞学组织观察、相关基因的表达分析、遗传分析以及基因的定位等。通过实验得出的结果主要如下:1.通过对突变体spgs与野生型宜香1B的主要农艺性状测定发现:与野生型宜香1B相比,突变体株高变矮,分蘖减少。突变体穗部性状表现更加紧凑而直立,并且变短约三分之一,其中一次枝梗变化不大、二次枝梗减少,穗粒数降低。在种子形态方面,突变体籽粒长度略有增加、粒宽和千粒重显著减少,长宽比增加。籽粒外观品质测定发现突变体垩白度和垩白率都显著增加。胚乳淀粉体扫描结果显示,突变体和野生型淀粉体均表现出无规则多边形形状。但是和野生型相比,突变体的淀粉颗粒之间的排列更加紧密。2.组织细胞学观察:颖壳外表皮电镜扫描结果表明,与野生型相比,突变体表皮细胞变小。对颖壳横向石蜡切片结果显示,突变体颖壳薄壁细胞层周长和细胞数目与野生型相比都显著减少,且细胞排列松散最外层薄壁细胞的面积和周长增加,颖壳变厚。3.水稻籽粒灌浆速率分析发现:野生型宜香1B在开花后0～18 天处于快速灌浆期,大量的同化物被转运至颖果中,颖果干重和鲜重持续增加,到27天之后基本趋于稳定。突变体spgs籽粒的灌浆速率只在前9天和野生型保持相同,之后速率明显低于野生型,到36天之后才趋于稳定。水稻颖果发育动态分析表明,突变体spgs颖果前期保持正常水平,之后慢慢放缓,导致突变体从开花至种子成熟所经历的时间比野生型长9天左右。4.赤霉素含量的测定:分别取野生型和突变型灌浆前的幼穗测定内源赤霉素的含量。结果发现,在灌浆前期,突变体中的赤霉素含量远远低于野生型,突变体的内源赤霉素含量约是野生型的一半。5.通过穗型粒型已克隆的相关基因在突变体中的定量表达分析发现,相比野生型,GL3、GS3、Gn1a和GW2在突变体的表达量变化不大,GW8和DEP1表达量升高,EP2、FZP和TAW1在突变体中表达降低。6.通过对spgs/宜香1B、spgs/02428杂交分析表明,两个组合的F1群体植株均表现正常,说明该突变性状所受隐性基因控制。杂交组合F2群体中,正常表型与突变表型单株数的分离比符合3:1,表明该突变性状是受一对单隐性核基因控制。7.以spgs/02428杂交的F2群体作为初定位群体,选取均匀分布于水稻12条染色体上的510对SSR标记进行双亲间的多态性分析,并采用BSA(bulk segregation analysis)法对混池进行筛选。结果发现,在水稻第4染色体短臂的标记RM127、RM280在DNA混池问存在多态性,且与目的基因连锁。为了进一步对目标基因进行定位分析,利用在该区间内寻找的SSR多态性标记并进行定位,最终将该基因定位在RM6473与RM17679之间,物理区间约为117.2Kb。该区间共有18个开放阅读框,候选基因的进一步鉴定工作正在进行中。