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转座子或转座元件是指在基因组中可以移动并整合到基因组新位点的一段DNA片段。上世纪40年代，Barbara McClintock首次在玉米中发现了转座子，并根据它对发育的精准调控而称之为“调控元件”，因此转座子具有潜在调控宿主基因表达的作用。转座子激活后不仅会导致基因插入失活还会影响基因组的稳定性。生物体进化出RNAi沉默机制、DNA甲基化和组蛋白修饰等表观遗传机制严格控制转座子活性。植物中，来自于转座子或重复序列的24-nt siRNA，通过指导同源位点的DNA和组蛋白H3K9甲基化修饰，不仅在转录水平上沉默转座子还可以影响基因组中重复序列区附近基因的表达。然而，水稻中来源于转座子24-nt siRNA如何调控基因表达以及是否会影响农艺性状，这些问题还不清楚。本研究运用高通量测序、生物信息学、分子生物学和遗传学研究手段，对水稻中依赖OsDCL3a24-nt siRNA广泛调控转座子旁邻基因表达进而控制重要农艺性状的分子机制进行了分析。 实验室前期通过RNAi方法获得了两个特异敲除OsDCL3a的转基因纯合株系3a-3和3a-1。我们观察发现它们都表现出株高降低、叶夹角变大、枝梗数减少、穗长变短以及种子变小的发育异常表型。利用第二代高通量测序技术比较分析了OsDCL3a RNAi株系与野生型材料中小分子RNA分布情况，结果表明水稻OsDCL3a主要负责加工24-nt小分子RNA。同时，我们共鉴定了535，054个24-nt小分子RNA簇，其中82％是依赖于OsDCL3a的。结合水稻重复序列注释数据库分析发现，依赖OsDCL3a24-nt小分子RNA中76％来源于重复序列，即24-nt siRNA。进一步将重复序列分类发现，依赖OsDCL3a24-nt siRNA主要来源于转座子序列，更多的富集于非自主型MITE类转座子。为了检测依赖OsDCL3a24-nt siRNA如何调控基因表达，我们利用转录组测序方法检测了3a-3和3a-1两个RNAi株系中共同的表达差异基因，其中上调基因数目约为下调基因的四倍。进一步分析发现，上调基因附近区域内存在较多的来源于MITE并依赖OsDCL3a24-nt siRNA。可见，依赖OsDCL3a24-nt siRNA主要负调控靶基因，即当OsDCL3a功能缺陷后MITE产生的24-nt siRNA大量减少并激活了旁邻靶基因的转录。 聚类分析表明，依赖OsDCL3a24-nt siRNA靶基因参与了各种代谢过程，其中包含与OsDCL3a RNAi株系表型极为相关的赤霉素和油菜素内酯代谢过程。我们验证了7个赤霉素和油菜素内酯代谢平衡相关基因，它们受到5端或内含子中转座子产生的依赖OsDCL3a24-nt siRNA表观调控。由于这些基因在OsDCL3a RNAi株系的高表达，导致了植株矮化和叶夹角变大等重要农艺性状的改变。另外，还鉴定了一个功能未报道的基因Os08g19420，它也被旁邻转座子产生的依赖OsDCL3a24-nt siRNA表观调控并影响叶夹角大小。进一步分析发现，这些依赖OsDCL3a24-nt siRNA主要通过介导H3K9me2表观遗传修饰从而调控转座子染色质状态和旁邻基因的表达，证实了小分子RNA介导的表观遗传机制在全基因组水平上对基因表达的重要调控作用。 我们的研究工作揭示了来源于转座子的依赖OsDCL3a24-nt siRNA广泛且精细调控附近基因表达的表观遗传基础。这是首次在全基因组水平上证实了转座子精细调控基因表达和水稻重要农艺性状，为进一步从表观遗传调控角度进行水稻改良及分子设计育种提供新的线索和手段。由于各类转座子在动、植物中广泛存在，它们对基因表达的精细调控在其它物种中可能存在保守的表观调控机制。