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水稻是世界上重要的粮食作物之一,且水稻籽粒产量与叶片和颖花的发育密切相关。近年来,虽然许多叶片与颖花发育相关基因已成功分离并应用在水稻育种中,用以提高水稻产量。然而,其复杂的遗传调控机制仍不清楚。因此,进一步鉴定影响叶片与颖花发育的新基因,不仅能为水稻发育调控机制提供新的见解,还能为水稻株型与产量分子育种奠定基础。本研究采用图位克隆策略分离了水稻叶片、花药与籽粒发育相关的基因NRL2,并初步分析了其分子功能。主要结果如下：我们通过筛选水稻EMS突变体库,获得了2个叶片极度窄且半卷曲、雄性半不育、籽粒更加细长的等位突变体,命名为(narrow and rolled leaf 2-1) nrl2-1和nrl2-2。组织学分析发现,与野生型相比,nrl2突变体纵向叶脉数减少、远轴端厚壁组织细胞分化异常、绒毡层退化和小孢子发育异常。利用nrl2-1突变体与粳稻品种中花17杂交构建的F2分离群体,将NRL2基因精细定位于第3号染色体标记M4与M5之间,其物理距离约为59 kb。比较野生型与nrl2突变体精细定位区间DNA序列,我们发现LOC_Os03g19520在nrl2-1突变体的第9个外显子(+2662位置)存在一个单碱基G缺失,导致读码移框和编码蛋白的提前终止：而在nrl2-2突变体的第15个内含子3’剪接接收部位碱基G突变为碱基A,导致]mRNA剪切模式改变和蛋白编码提前终止。进一步的遗传转化证据表明LOC_Os03g19520即目的基因NRL2。酵母双杂交和双分子荧光互补实验表明,NRL2和RL14存在蛋白互作。测量剑叶次生细胞壁主要成分发现,与野生型相比,nrl2突变体叶片中的纤维素含量明显提高而木质素含量显著降低,与rl14突变体的变化一致。分析苯丙氨酸代谢产物发现,肉桂醇、杨梅素和二氢山奈酚的含量在nrl2突变体和nrl2/rl14双突中的含量显著降低。另外,苯丙氨酸代谢相关基因的表达水平在nrl2突变体与野生型之间也发生了改变,表明NRL2基因的突变影响了苯丙氨酸代谢途径,改变了木质素和黄酮醇的含量,进一步导致半卷曲的叶片和降低的雄性育性。另外,通过mRNA原位杂交和qRT-PCR分析我们发现,NRL2基因的突变影响了一些细胞分裂相关基因的表达。我们同时也发现,nrl2突变体颖壳的外厚壁组织细胞数比野生型要少,表明NRL2基因可能通过调控细胞增殖而调节叶片和籽粒的大小。而观察颖壳外厚壁组织细胞发现,突变体nrl2细胞数量较野生型显著减少,结果表明NRL2基因可能通过调控细胞增殖来调节叶片和籽粒大小。综上所述,NRL2基因是一个重要的发育调节因子控制基本的发育过程,是一个潜在的高产水稻育种目标。