气孔是植物体与外界环境进行气体和水分交换的窗口。气孔发育过程受到许多因子的严密调控,可作为研究植物发育过程的模式系统。双子叶植物成熟气孔由两个呈肾形的保卫细胞构成,而单子叶植物中成熟气孔由两个呈哑铃状的保卫细胞和其外侧的两个副卫细胞共同构成,称为气孔复合体。这两类气孔结构上的差异可能预示着单子叶植物与双子叶植物气孔发育存在不同之处。然而到目前为止,人们对于单子叶植物气孔发育及调控过程的了解却很少。水稻属于单子叶植物又是重要的农作物,因此,以水稻为对象研究其气孔发育过程,并绘制单双子叶植物气孔发育调控模式的异同图,揭示气孔的进化过程,具有重要的理论意义,同时也可为农业生产提供理论指导。本研究以水稻气孔发育相关基因突变体为材料,通过生物信息学分析、水稻转基因技术、叶片透明技术、微分干涉差显微镜技术、叶绿素荧光成像等对各气孔发育基因功能做了初步分析与研究,主要结果如下:1、通过生物信息学分析,在水稻中得到拟南芥中气孔发育基因的同源基因,共28个,根据各基因在气孔发育过程中的作用可划分为五大类;本研究构建了气孔发育相关基因OsEPF、OsCDKB1;1、OsYDA、OsCRY2、OsCYCA2;1、OsFLP的超表达载体,获得了相关基因的超表达转基因植株:OsEPF::pCAMBIASP+1300三个株系;OsCDKB1;1::pCAMBIASP+1300三个株系;OsYDA::pCAMBIASP+1300四个株系。2、通过植物叶片透明技术和微分干涉差显微镜技术,观察萌发20 d左右的野生型水稻幼苗气孔,得到水稻气孔发育各个时期的形态图像。3、通过对osepf、osmkk7、osscrm、osepfl6、oscry1、ospan1、osmpk6、oscyca、osphya、osspch、oscycd4;2、osscd1、osfama等突变体的分析,发现,OsEPF、OsEPFL6、OsCRY1基因突变后可能会影响水稻气孔的发育,暗示这些基因可能参与调控气孔的发育。4、通过比较野生型、osepf和OsEPF超表达转基因水稻,发现野生型叶片中气孔密度约是OsEPF超表达植株中的四倍,而纯合突变体中气孔密度是野生型的将近两倍;OsEPF超表达植株所结的种子颗粒小于野生型;OsEPF超表达植株的光合效率显著低于野生型,OsEPF超表达植株的碳同化效率是0.554,而野生型的是0.763。结果表明OsEPF参与了水稻气孔的发育过程,其功能可能与拟南芥同源基因AtEPF的功能相似,但还需要进一步验证。综合上述结果,相比拟南芥气孔发育,水稻气孔发育过程更为复杂。在气孔发育的不同阶段,水稻中的一些同源基因可能具有和拟南芥中一样的功能,如OsEPF、OsEPFL6、OsCRY1等基因突变后均表现出气孔增加的趋势。但是大部分同源基因的突变体没有发现有相应的表型,可能是因为这些基因没有参与气孔的发育过程,或者由于水稻中这些基因的同源基因较多,缺失一个基因无明显的气孔发育表型。这些问题还需要进一步深入研究。