植物或动物的器官都是由不同的细胞和组织构成并能够行使某些特定功能的结构。一般来讲，器官发育及其器官间协同发育都受到严格的遗传和环境的调控。近年来的研究对器官发育的生理、细胞、遗传、分子等机制都有了一定的了解，但是对器官内和器官间如何协同发育的分子机制却了解不多。在本论文中，我们针对这一问题利用水稻中一个同时影响株高、分蘖和籽粒发育的半矮杆、少蘖和大粒的突变体drog1(dwarf, reduced tiller and oval grain1)进行了研究。首先，与野生型相比，drog的节间细胞变短且排列紊乱，而颖壳中横向细胞数目增多，表明DROG1在营养生长阶段可以促进细胞伸长来调节器官和组织生长，而在生殖生长阶段则通过抑制细胞横向分裂来调节颖壳大小，从而影响粒型和粒重。第二，生理学实验显示drog1对赤霉素(GA)和油菜素内酯(BR)的应答反应正常，激素测定发现drog幼苗中GA含量明显降低，而且外源施加GA可以回复drog1的株高表型，表明DROG1促进GA的合成;drog幼苗中独角金内酯含量(SL)显著升高，表明DROG1抑制SL的合成;外源施加BR则不能回复drog1表型，提示该基因与BR的合成无关。第三，图位克隆发现DROG1编码一个GRAS类转录因子(OsGRAS19)，而且酵母单杂交实验证明它具有转录激活活性。第四，遗传分析表明DROG1作用在GA合成基因D18的上游，同时也作用在SL合成基因D27和D10及其信号转导基因D14的上游，进一步证明DROG1是通过影响GA和SL的合成来控制株高和分蘖。第五，过表达DROG1的植株的株高与野生型相比略微增加，但其籽粒显著变长，扫描电镜观察显示纵向细胞数目增多，表明DROG1通过促进颖壳细胞纵向分裂和抑制细胞横向分裂而调节水稻籽粒长宽比。第六，利用全基因组数据进行的单体型关联分析显示，不同单体型的DROG1在品种之间存在表达差异，而籽粒长宽比与DROG1的表达水平呈正相关，与DROG1控制籽粒长宽比相一致。第七，RNA-Seq显示，DROG1主要调控参与包括激素在内的代谢相关和胁迫应答相关基因的表达。综上，这些结果表明DROG1/OsGRAS19参与了GA和SL介导的细胞伸长或细胞分裂方向的调控，进而控制株高、分蘖和籽粒的协同发育。我们的结果揭示了一个新的控制水稻器官及其协同发育的分子机制，为协调改良水稻株高和产量提供了重要线索。