植物器官大小不仅是影响植株生物产量的重要因素,而且还是研究细胞分裂和细胞周期必不可少的生物系统。水稻作为主要粮食作物和重要模式植物,为我们研究植物器官发育的遗传机制与分子机理,提供了很好的基因资源和丰富的理论基础。独脚金内酯(SLs)是一类新发现的植物激素,它能够抑制植物侧芽的生长,而且能与生长素(Auxin)、细胞分裂素(CK)一起调控植物分蘖的生长发育,共同参与到植物株型的调控系统中,目前SLs新的生物学功能仍在被人们不断的发现中。本研究以一个自然突变体sol为研究对象,我们发现:SOl基因主要是通过调控细胞周期和独脚金内酯的生物合成过程来控制水稻器官的大小。本论文主要研究结果如下所示:1、sol的表型分析:与野生型相比,从分蘖期开始表现为:分蘖数增多,器官整体变小,如植株矮化,叶片薄软、短而小,穗长变短,枝梗数变少,粒长、粒宽减小,地下部分根变短等。2、农艺性状分析:突变体sol除分蘖数极显著多于野生型R30外,其他农艺性状如株高、粒长、粒宽、穗长、穗平均着粒数、一次枝梗数、千粒重和结实率等均极显著地降低。3、茎秆细胞学观察结果:与野生型相比,sol茎秆纵向细胞长度和细胞数目分别比R30减少14.8%和44.5%,说明突变体茎秆缩短和变细主要是由于细胞数目减少引起的。4、颖壳外稃内表皮扫描电镜观察结果:与野生型相比,突变体的细胞长度和宽度分别减少18.4%和13%。其纵向和横向细胞数目分别比野生型增加了 14.2%和4.4%,由此说明颖壳变小主要是由于细胞宽度减少引起的。5、遗传分析及基因定位:突变体sol器官变小是由一个隐性核基因控制的。该基因被定位到第4号染色体长臂端一个76.8kb的区段内。测序结果发现:突变体sol在HTD1基因内部第二个外显子上有8bp的碱基插入,并导致编码提前终止。共分离鉴定结果显示该突变位点与器官变小的表型共分离,因此确定HTD1(LOC_Os0sg46470)即为候选基因。6、候选基因表达谱分析结果:,SOl在水稻全部组织中均有表达,而且在幼嫩组织比成熟组织表达量高,特别是在茎和叶鞘中等分生组织中表达量最高。这与在Rice eFP Browser网站上获得了LOC_Os4g46470的表达谱结果一致。7、SO1功能初步分析:实验结果证实,SOl参与了 SLs的生物合成和信号传导过程,并在其生物合成过程中起着决定性作用。8、sol形成机理初探:实验结果表明,突变体sol细胞增殖和分化速率明显小于野生型,导致其细胞数目极显著地减少,最终导致器官变小的表型。9、筛选不同突变体对镉吸收差异的试验发现:sol在1mg/kg镉处理的情况下,对镉的积累量比野生型高2.8倍。