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水稻是重要的粮食作物,也是单子叶植物和禾谷类作物功能基因组研究的模式植物。突变体是研究基因功能最直接、最有效的工具之一。因此,水稻大型突变体库是在全基因组水平上大规模、全面、系统的研究基因功能的重要研究平台。本室已经利用农杆菌介导的T-DNA构建了大型插入突变体库。由于组织培养过程会激活反转录转座子如Tos17的转座,因此突变体库中也会产生Tos17插入。本研究是完善本室突变体库数据平台：分离T-DNA和Tos17的侧翼序列,建立侧翼序列数据库,为水稻功能基因组学提供反向遗传学的研究平台；利用本室水稻插入突变体,在正常栽培条件下种植T1代分离群体,筛选表型明显的与穗发育相关的突变家系,获得几百份突变体材料,为水稻功能基因组研究提供符合孟德尔分离比的水稻突变体材料。进一步进行了突变表型与T-DNA或Tos17纯合插入共分离的检测,共获得9份突变表型和插入突变基因共分离的家系,为相应基因的克隆和功能分析提供了研究材料。针对其中晚抽穗的突变体材料,分离克隆相应基因并进行对应基因在水稻抽穗调控网络中的功能的研究。获得的主要研究结果如下：1.分离可定位的侧翼序列5,806条(E<10-5),其中T-DNA标签的侧翼序列2,372条,Tos17标签的侧翼序列3,434条,丰富了水稻突变体库侧翼序列数据,为反向遗传学在水稻功能基因组学研究中的应用奠定了基础。2. 正季种植筛选11,418份中花11号(ZH11)为背景的T1代家系,观察到穗型突变表型且稳定遗传的家系196份；大田种植,复筛了354份不育和穗型家系,鉴定家系中的突变体和杂合单株；大田种植筛选以日本晴为背景的突变家系1,600份,其中得到64份突变体家系。筛选377份有侧翼序列标签的家系,得到136份突变体家系。这几百份突变体,为水稻功能基因研究提供了正向遗传学材料。3.通过对突变家系的筛选和共分离验证,共计获得9个突变表型和基因型共分离的突变家系：07YY108,棍状穗：穗的谷粒扭曲变形,因而部分谷壳退化；07YY111,完全不育,穗细,二次枝梗、一次枝梗、小穗明显减少；07YY150,穗型为穗稀疏的表型；07YY026,半不育,顶端小穗发育不良；07YY040,半矮,顶端小花退化；08RS075,晚抽穗；08RS142,晚抽穗；08RS196,分蘖少；08RS218,植株矮,穗小,谷粒小。这些共分离家系将用于相应基因的克隆和功能研究。针对晚抽穗材料08RS142和08RS075突变家系进行了详细的突变表型考察和基因克隆及功能分析。4.功能互补试验证明08RS142晚抽穗突变是由于OsELF3基因突变导致,将突变体命名为oself3。相对于野生型,其突变体在武汉的夏天即自然条件的长日条件下,表现的是晚抽穗约14天;短日条件下,晚抽穗不明显。这证明了OsELF3是主要在长日条件下控制水稻开花的基因。5.功能互补实验证明08RS075晚抽穗突变是由于CDF1基因突变导致,我们将突变体命名为cdf1。对于野生型,其突变体在长短日条件下,均表现晚抽穗。这证明了CDFl是在长短日条件下控制水稻开花的基因。6.突变体表型的鉴定：长短日日照条件下,统计野生型和突变体的叶片生长速率,oself3突变体和cdf1突变体生长速率与野生型一样；考察农艺性状,和野生型相比,oself3突变体和cdf1突变体没有变化；不同光谱下和黑暗条件下测量胚芽鞘长度,和野生型相比,oself3突变体和cdfl突变体苗期的光型态和暗型态没有变化。这些证明OsELF3和CDF1的突变仅主要影响水稻抽穗期,不影响其他性状,如：水稻生长速率、农艺性状、光型态和暗型态。7. RT-PCR结果显示,相较野生型,oself3突变体内OsELF3表达量下降,cdf1突变体内CDF1表达量下降.OsELF3和CDF1突变都降低了抽穗期基因Ehd1、Hdl和Hd3a的表达。8.实时荧光定量PCR确定了OsELF3和CDFl基因及抽穗期相关基因的节律表达,OsELF3和CDFl都是白天表达量低,晚上表达量高；相较于野生型,抽穗期基因Hdl、Ehdl和Hd3a的表达在oself3突变体和cdf1突变体内都有明显变化。9.实时荧光定量PCR确定节律钟相关基因的节律表达,相较于野生型,节律钟相关基因的表达在oself3突变体有明显变化,在cdf1突变体内无明显变化。这些表明OsELF3和CDF1基因都影响主要开花基因Hd1、Ehdl和Hd3a的表达。OsELF3还影响了节律钟基因的表达,但是CDF1不影响节律钟基因。