水稻(Oryza sativa L.)是全球超过半数人口的主粮,是我国最为重要的粮食作物之一。水稻产量由单位面积上selleck HPLC的有效穗数、每穗粒数、结实率和粒重四个要素组成。水稻源、库、流三者的强度以及三者之间的配合是决定产量的重要因素。其中,稻穗作为最主要的库器官,其发育特性与水稻产量的高低密切相关。本研究对武运粳7号进行重离子束诱变后发现了一个短穗突变体,将其突变基因暂且命名为sp-t,通过对其进行遗传分析和定位克隆,分析该基因突变后的生理生化变化,为进一步研究该基因的生物学功能奠定基础。此外,对水稻自抑制型Ca~(2+)-ATPase(autoinhibited Ca~(2+)-ATPase,ACA)基因家族成员进行了筛选鉴定和表达特征分析,从中选出两个在穗中高表达的基因OsACA9和OsACA11,通过基因编辑发现其敲除突变体呈现出叶片早衰的表型,并对其调控机制进行了初步探究。具体研究结果如下:1.通过表型分析和农艺性状统计发现,短穗突变体sp-t的穗颈节出现明显退化。与野生型相比,其株高、剑叶长、剑叶宽、穗长、每穗粒数、粒长、粒宽和千粒重均有下降。通过扫描电镜对籽粒的颖壳进行细胞学形态观察发现,突变体sp-t颖壳的细胞长度显著变短,且淀粉粒的排列较野生型更为松散。2.通过构建分离群体进行遗传分析,证实sp-t的突变表型由一个单隐性基因控制。利用SSR分子标记将目标基因精细定位在水稻第11号染色体上Indel-2与Indel-4之间190 kb的区间内。随后,通过对目标区间候选基因的测序验证,发现sp-t的突变表型是由于Os11g0235200基因的功能缺失所导致,sp-t是已克隆的SP1基因的等位突变。3.通过对SP1基因的单倍型分析发现,在水稻群体中其存在两种优异单倍型(T2和T4),隶属于这两种类型的水稻品种有着更长的穗长,主要为籼稻品种。相反,SP1基因在遗传群体中也存在不利的单倍型T3和T8,其平均穗长明显更短,主要分布在粳稻品种中。通过对水稻穗发育基因SP1的克隆和功能分析,以及对SP1优异等位基因的挖掘和育种利用,能够为水稻高产育种提供理论依据与基因资源。4.通过生物信息学分析对水稻ACA基因家族成员进行了筛选和鉴定,并对其理化性质、钙调素结合位点、基因结构、保守基序、物种间进化和表达特征进行分析。从中发现两个同源性较高的成员,即OsACA9和OsACA11,二者在水稻各组织器官的表达模式十分相似,在幼穗中有着较高的表达水平。5.分别构建了OsACA9和OsACA11基因的敲除载体,利用CRISPR/Cas9进行基因编辑。对转基因Crizotinib阳性植株进行表现观察发现,与野生型中花11相比,OsACA9基因敲除突变体omedia literacy interventionsaca9-1的叶片呈现出明显的褪绿表型。进一步研究发现,与ZH11相比,osaca9-1的叶绿素a和叶绿素b的含量、净光合速率均有下降。对还未出现褪绿的叶片进行离体培养,暗培养5天后,osaca9-1的叶片颜色明显比ZH11黄化。上述结果表明osaca9-1呈现出了明显的早衰现象,OsACA9参与了对水稻衰老进程的调控。综上所述,本研究发现短穗突变体sp-t是SP1基因的等位突变,其同时参与了对水稻穗长和籽粒大小的调控,SP1基因在不同的水稻群体中存在不同的单倍型,其优异单倍型在水稻育种中具有重要的应用价值。对水稻OsACA基因家族进行了鉴定和表达分析,并证实OsACA9基因参与了对水稻叶片衰老的调控。