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水稻株高是与产量、光合效率和抗倒性密切相关的重要农艺性状。赤霉素(GA)对株高建成有重要的调控作用。GA调控植物生长发育是通过GA信号调控与生长发育相关基因表达实现的。从GA合成到GA信号传递的任一步阻断,都能影响植物正常的生长和发育,并从表型上表现出来。因而,通过水稻株高突变体研究,不仅可以鉴定在GA代谢途径和信号转导途径中起作用的新基因,而且可以了解GA调控禾本科植物株高建成机理,后者对理想株型育种具有重要的理论和实践意义。9311HR-T是从半矮秆品系9311HR中自然突变获得的高秆突变体。鉴于株高突变体在研究植物激素代谢、信号转导以及植物激素调控株高建成机理等方面有重要价值,本研究对高秆突变体9311HR-T株高变异机制进行了研究。9311HR-T的株高为210.8±4.9cm,是野生型的1.8倍。与野生型相比,高秆突变体9311HR-T地上部各伸长节间均极显著伸长,第1至第6节间的长度分别是野生型9311HR的1.4倍、1.8倍、1.6倍、2.1倍、2.8倍和4.5倍,这是导致其株高增加的主要原因。解剖学研究发现,9311HR-T节间伸长是细胞伸长所致,暗示该突变体可能与GA有关。用不同浓度外源GA3对野生型和突变体第二叶鞘、幼苗进行处理,并对无胚半粒种子α-淀粉酶进行诱导。结果发现,突变体第二叶鞘、苗高及α-淀粉酶诱导对外源GA3的敏感性没有改变。GA合成抑制剂uniconazole能使突变体第二叶鞘长度和苗高恢复为野生型,且uniconazole对高秆突变体9311HR-T苗高抑制作用能被外源GA3解除,表明高秆突变体株高增加是内源活性GA含量增加所致。内源GA含量测定表明,高秆突变体9311HR-T中内源活性GA1含量是野生型的2.6倍,为内源活性GA含量增加导致9311HR-T高秆表型提供了直接证据。为探究引起9311HR-T内源GA增加的内在原因,利用半定量RT-PCR分析了GA合成途径中关键限速酶基因的表达,结果发现GA20ox2表达明显上调,而GA2ox3表达下调,表明GA代谢途径中这2个关键基因未受活性GA调控。序列分析表明,在9311HR中,GA20ox2CDS第1026个碱基C颠换为G,形成一个终止密码子TAG,使翻译提前终止；而在9311HR-T中,GA20ox2CDS第1026个碱基G又颠换为C,使翻译能够正常进行；而GA2ox3序列未发生改变。上述结果表明,GA20ox2恢复突变和表达上调及GA2ox3表达下调共同导致高秆突变体9311HR-T内源GA含量增加,进而导致高秆表型。02428h系从半矮秆水稻02428体细胞培养后代中发现的隐性高秆突变体,其高秆性状受elongated uppermost internode (eui)控制。之后,我们又在02428h中发现一个半矮秆突变体02428ha,该突变体仍然携有eui基因。本研究对半矮秆突变体02428ha矮化机制进行了研究。02428ha的株高为127.3±2.6cm,比野生型02428h矮29.7cm,差异达极显著水平。节间调查表明,第1节间缩短是导致02428ha株高矮化的主要因素。为研究引起02428ha节间缩短的原因,本研究将野生型和突变体最上节间平均分成5段,进行解剖学观察,结果表明：02428ha最上节间细胞长度较02428h相应的细胞长度缩短；从下至上,02428ha细胞长度较野生型02428h缩短的比率分别为36.4%,37.5%,37.1%,40.3%和29.4%。02428ha最上节间较02428h显著缩短,缩短的比率是24.1%。故细胞长度缩短是导致02428ha最上节间缩短的直接原因。外源GA,处理表明,1×10-8M GA3就能促进野生型02428h第二叶鞘伸长生长,而促进突变体02428ha第二叶鞘伸长生长所需的最小GA,浓度为1×10-6M；而且,1×10-4M GA3饱和处理亦不能使02428ha矮化表型完全恢复为野生型。上述结果表明,02428ha对外源GA3敏感性发生改变。内源GA含量测定表明,突变体02428ha中活性GA1含量为15.96ng.g-1F W,是野生型的6倍,进一步证实02428ha株高矮化是对GA敏感性降低所致。因02428ha对外源GA3敏感性降低,故推测其株高矮化与GA信号途径损坏有关。对GA信号转导途径基因表达分析后发现,GA信号转导途径中正调控因子F-box蛋白基因GTD2表达明显下调,表明该突变体对GA敏感性降低是GID2抑制表达所致。对该基因克隆测序后发现,在GID2基因编码区(coding sequence,CDS)第594和595碱基之间插入了15个碱基。插入位点恰好位于GID2的LSL结构域中,而该结构域对GID2是必须的。故插入突变可能改变其功能。上述结果表明,GID2表达下调导致突变体对GA敏感性发生改变,另一方面插入突变亦可能影响GID2功能导致突变体对GA敏感性改变,进而导致半矮化表型。本文还讨论了02428ha在杂交水稻育种中的潜在应用价值。