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水稻中胚轴是指连接着胚芽鞘节和根基部的部位,其伸长为水稻出土成苗提供主要的源动力。然而影响中胚轴伸长的基因及其调控机理研究相对较少。为了解析水稻中胚轴的伸长遗传基础和分子机制,本研究利用146份日本晴（Nip）片段导入珍汕97B（ZS）的染色体片段代换系和252份水稻核心种质资源进行水稻中胚轴的数量性状位点（QTL）分析,并通过图位克隆法分离鉴定了一个控制中胚轴伸长的基因。主要结果如下:1.对252份水稻核心种质进行中胚轴伸长的测定和全基因组的关联分析,共定位到24个QTLs影响水稻的中胚轴伸长。同时利用146份Nip/ZS的代换系群体进行中胚轴伸长QTL分析,全基因组扫描到18个影响中胚轴伸长的QTLs,其中,在第2染色体23 Mb的q Mel2和第3染色体28 Mb附近的q Mel3在核心种质群体和代换系群体重复检测到。2.利用代换系衍生的F2随机分离群体经过初步定位、精细定位,结合重组交换单株的后代家系表型分析,将q Mel3精细定位到标记MP0322和XF9之间约38.3 Kb范围内。该区间预测有5个注释基因。根据5个基因的表达量分析和序列分析推测其中LOC＿Os03g49400极有可能是q Mel3的候选基因。3.转基因互补和转基因Crispr敲除试验结果表明,LOC＿Os03g49400影响水稻中胚轴的伸长的基因,Nip等位基因抑制中胚轴伸长。该基因编码一个乙烯不敏感蛋白（ethylene-insensitive protein）,与拟南芥At EIN2同源,故将该基因命名为Os EIN2L。4.RNAi抑制Os EIN2L的转基因家系较野生型的中胚轴显著地变长。Os EIN2L启动子区T-DNA的插入导致该基因表达显著升高,引起插入突变体中胚轴显著变短,表明Os EIN2L可以负向调控水稻中胚轴的伸长。中胚轴细胞学切片观察发现,Os EIN2L主要通过调控中胚轴细胞的伸长而不是细胞数目的增殖来影响中胚轴伸长。5.表达谱分析显示Os EIN2L是一个组成型表达的基因,并且ZS等位基因(Os EIN2LZS)的表达量显著地高于Nip等位基因(Os EIN2LNip)。亚细胞定位结果表明Os EIN2LNip-GFP主要定位在细胞核内,而Os EIN2LZS-GFP主要定位在内质网膜上。激素处理试验表明,Os EIN2LNip比Os EIN2LZS对ACC（Aminocyclopropane carboxylic acid）的处理更敏感。对乙烯信号传导途径中相关基因的表达量检测发现,Os EIN2L都能够参与乙烯的信号传导。6.对Os EIN2LNip和Os EIN2LZS全长约10 kb的基因组序列比对分析发现,等位基因间的启动子区和基因编码区均存在大量的单核苷酸多态性（SNP）。与Os EIN2LNip相比,Os EIN2LZS在ATG上游-1374～-1310以及-1094～-1077区间分别存在62 bp和17 bp缺失（In Del）;在编码区存在14个SNP变异,其中7个碱基变异会造成编码氨基酸的改变。根据这7个非同义SNP进行核心种质的单倍型分析,可将252份核心种质分为5个主要单倍型。H1和H2主要分布在籼稻,而H4和H5主要分布在粳稻。H1和H2之间在位点SNP2208有C/T的变异,H4和H5之间只有位点SNP122有A/C的变异。方差分析不同单倍型的中胚轴的长度可以发现,位点SNP122的A/C变异显著影响中胚轴伸长。该位点的水稻转基因试验表明,SNP122A能够抑制中胚轴的伸长。7.选取位点SNP122均为C的45份核心种质检测幼苗Os EIN2L的表达量,发现Os EIN2L启动子区的两个缺失片段区域可能存在抑制Os EIN2L表达的元件,但相关性分析表明,其表达量与中胚轴长度没有显著的相关性。生物信息学分析表明,该区域存在一个PIF/Harbinger类型的MITE,62 bp的缺失造成Os EIN2LZS中MITE的缺失,LUC的荧光素酶活试验表明,MITE对Os EIN2L基因的表达具有一定抑制作用。但MITE周围DNA的甲基化程度没有显著差异,表明甲基化的差异不是Os EIN2LZS表达量高于Os EIN2LNip的直接原因。8.对Os EIN2L的近等基因系和转基因互补材料的覆土发芽试验表明,在3 cm浅覆土条件下,Os EIN2L对幼苗长势和成苗率没有影响,然而在6 cm深覆土条件下,Os EIN2LZS可以增加水稻幼苗的成苗率。农艺性状考察发现,Os EIN2LZS与Os EIN2LNip相比可以显著提早抽穗期并减少每穗颖花数,对其他农艺性状没有显著的影响。