叶片是水稻光合作用的主要场所,光合产物占稻谷碳水化合物总量的90%以上。增加水稻叶面积指数和光能利用效率对提高单产和改善品质具有重要的意义,因此,水稻叶片形态的改良是水稻株型育种的重要目标之一,研究其分子发育机理则有助于水稻理想株型育种。目前研究人员已克隆了一些水稻叶形和叶面积发育调控基因,但是克隆的还较少且基因之间的调控关系不清晰,水稻叶片发育机理有待进一步的深入研究。西南大学水稻所利用EMS诱变籼型水稻恢复系Jinhui10号,从其后代鉴定到一个植株变矮、叶片变宽的突变体dw1,本文对其进行了表型鉴定、光合色素含量分析、光合参数测定及细胞学分析,并开展了遗传分析、基因定位、图位克隆、候选基因验证和功能分析等研究。主要结果如下:1.田间栽培条件下,突变体dw1全生育期植株矮化、叶色深绿,灌浆期倒1叶、倒2叶和倒3叶的长度变短、变宽,且叶片表面出现较严重的褶皱,大维管束与小维管束增多及相邻小维管束之间的间距增大是导致dw1叶片变宽的主要原因。2.农艺性状分析发现,与野生型相比,dw1的株高、有效穗数、穗长、穗实粒数和结实率均极显著降低,千粒重则极显著增加。进一步分析发现,dw1的各节间长显著短于野生型,粒长与野生型相比无差异,籽粒宽显著增加,进而导致dw1千粒重显著增加。3.抽穗期对光合色素含量测定,结果显示dw1的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素的含量与野生型相比无显著变化,类胡萝卜素含量则显著或极显著地降低。荧光动力学参数分析发现dw1的气孔导度与蒸腾速率极显著低于野生型,净光合速率和水分利用率则极显著高于野生型。4.突变体dw1相邻小维管束之间的叶肉细胞数目增多,维管束整体变大,薄壁细胞、维管束鞘细胞数增多,叶肉细胞层数增多,推测叶肉细胞层数增多可能是导致dw1叶色浓绿、净光合速率增加的主要原因。5.遗传分析表明dw1的矮化宽叶性状受单隐性核基因控制,利用SSR和Indel分子标记最终将目的基因限定在第6染色体Indel标记Ind6-9与Ind6-10之间16 kb的物理距离内,包含3个注释基因。对定位区间内的注释基因测序,发现LOC_Os06g03710外显子第1675个碱基发生了A-T的碱基替换,导致翻译的提前终止,初步判定为DW1的候选基因。6.在西农1B的EMS诱变体库中鉴定到一个与dw1表型类似的突变体dw1-1,受单隐性核基因调控,定位区间包含DW1基因。对LOC_Os06g03710进行测序,发现dw1-1在外显子第822个碱基后插入了一个鸟嘌呤G,且在第888个碱基处发生了C-T的碱基替换,从而导致LOC_Os06g03710从第275个密码子处发生移码突变,并在第297个密码子处翻译提前终止。配制dw1-1和dw1杂交组合,F1表型类似突变型,从而表明LOC_Os06g03710即为DW1目的基因。7.DW1在苗期、分蘖期和抽穗期均有表达,其中苗期表达量最高,抽穗期其次,分蘖期表达量最低。此外还发现,正在发育的叶片(心叶)DW1表达很低,而在成熟叶中则检测到相对较高的表达水平,但整体的表达量仍相对较低。8.野生型经外源IAA处理后DW1表达水平下降,叶片变宽;dw1经外源IAA处理后,DW1表达无变化,叶片宽度变化不显著;这表明DW1可能通过调节IAA调控dw1叶片宽度的发育。利用QPCR进一步分析IAA介导的叶片宽度发育调控基因在dw1和野生型之间的表达变化,发现窄叶基因NAL1和PIN的表达无变化,NRL1、ARF3、YABBY1、UB和NAL7的表达则上调,其中NAL7上调最严重,达140多倍,细胞周期蛋白编码基因CYCD3在dw1中的表达量是野生型的60多倍,极显著上调。