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植株矮化是农作物育种实践中最重要的农艺性状之一。农业生产上第一次“绿色革命”就是利用矮化植株来培育抗倒伏农作物新品种,从而大幅度提高了世界粮食产量。在水稻中,目前已报道的矮秆或半矮秆突变体(基因)超过60个。导致植物矮化的原因很多,有赤霉素(GA)影响、油菜素内脂(BR)影响、细胞壁异常、细胞延伸异常等,但目前研究最为深入的是GA和BR对株高影响。GA调控着植物生长发育的几乎所有过程,包括种子萌发、茎干伸长、叶片扩展、表皮毛发育、花和果实发育,以及发育时期转换等,是植物生长发育最重要的调节剂。本研究利用源于籼稻模式品种93-11经γ-射线诱变产生的矮秆突变体(暂时命名为d62(dwarf62)),开展了表型和生理研究以及基因图位克隆与功能分析。研究结果表明D62基因与GA代谢途径相关,并调控植株生长发育的多个性状。主要研究结果如下：1.正常生长条件下,d62突变体表现出多个异常表型,其中包括植株矮化、叶片变宽、叶色深绿等水稻GA相关突变体的特征。2.生理学分析表明,d62突变体植株内源GA1的含量明显降低,GA诱导的无胚半粒米粒产生α-淀粉酶的活性明显减弱。3.遗传分析表明,d62突变表型是由单隐性核基因突变引起的；D62基因被初定位在水稻6号染色体短臂的SSR标记RM19289和RM19320之间,对应的遗传距离分别为0.7和1.1cM；进一步的精细定位将D62基因框定到标记MM0124和RM1 9320之间131kb的物理区间内；在131kb的侯选区间内有一注解基因(IRGSP编号：Os06g0127800; TIGR编号：Os06g03710),其编码推定功能为GA应答元件的GRAS蛋白,被认为是D62最佳侯选基因；基因组和cDNA测序结果均表明在d62突变体中该候选基因的ORF区发生两个碱基(GC)缺失造成移码突变；转基因功能互补验证表明将D62基因导入到d62突变体中能回复其突变表型。4.D62基因编码的蛋白为617个氨基酸,其序列具有GRAS家族蛋白的典型特征。D62与GRAS家族的DELLA蛋白、DELLA-like蛋白和SCR (SCARECROW)蛋白均具有同源性(一致性为33-37%,相似性为49～53%),而DELLA蛋白和DELLA-like蛋白是GA信号传导的抑制因子,SCR蛋白调控植物细胞的非对称分裂。5. RT-PCR分析和D62基因启动子分析均表明D62基因在水稻的根、茎、叶和穗中均表达,但在根中的表达量稍低。6. RT-PCR分析和Real-time PCR分析结果表明,在d62突变植株中,GA代谢相关基因OsCPSl、OsKS1、OsKO1、OsKAO和OsGA20ox2/SD1表达量均明显上调,也进一步表明D62参与GA代谢相关途径。本研究还对水稻光叶突变体基因GL1进行了研究。在水稻中,光叶光壳(简称光叶)是一个有益的农艺性状,其有利于收获及后续加工,进而也被利用在水稻育种实践中。光叶基因很早就已被命名为gl1,并初定位到水稻5号染色体短臂,但gl1基因未被精细定位和克隆。本研究对源于籼稻模式品种93-11经γ-射线诱变M2群体的光叶突变体gl1进行了形态学分析、基因精细定位和突变位点分析等研究,主要研究结果如下：1.形态学和扫描电镜分析表明,导致光叶表型的主要原因是叶片表面的表皮毛的缺失。2.遗传分析表明gl1突变是单隐性核基因突变；gl1基因被初步定位在水稻5号染色体短臂SSR标记RM1200和RM2010之间,对应的遗传距离分别为1.0和1.0cM；该定位结果与先前对光叶稻中gl1基因的定位结果一致。在gl1初定位的基础上开发了12个新的多态性InDel标记,利用F2群体中的1396株gl1突变单株对gl1基因进行了精细定位,从而将gl1基因框定到InDel标记ID33和ID44之间的54kb范围内,该区间内有10个推定基因。3.测序结果表明4个gl1突变体(gl1-1、gl1-2、gl1-3和gl1-4)和4个美国光叶稻品种(Jackson、Jefferson、Katy和Lemont)均在候选基因Os05g0118900的5’-UTR区发生了一个相同的点突变(A→T)。4. RT-PCR分析表明在gl1突变体中Os05g0118900基因的表达正常；RNA二级结构预测表明该点突变导致Os05g0118900基因的mRNA二级结构发生彻底的改变。