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水稻是世界上最重要的粮食作物之一,约有一半人口以其为主食,同时,水稻也被视为单子叶植物研究的模式植物。随着人类对包括水稻在内的多种植物基因组测序的完成,现在的生物研究已进入到功能基因组时代,构建水稻大型T-DNA插入突变体库是在全基因组水平上研究基因功能的重要技术平台。本研究参与构建了水稻T-DNA插入突变体库,创建了约60,000株独立转化子。株高是水稻的重要农艺性状之一,它与植株的丰产潜力,抗倒伏和肥料的耐久性密切相关。20世纪60年代以矮化育种为标志的“绿色革命”,使水稻产量有了前所未有的突破。自此以后,株高的遗传基础得到了广泛研究。植物花药的发育是一个非常复杂的过程,包括了从花药囊壁的发育、花粉母细胞的发育,到小孢子的产生、花粉粒的成熟,其中只要任何一个步骤出现不正常,最终都有可能影响整个植株的育性。此过程涉及诸多基因,研究这些基因在花药发育过程中生理生化方面的功能,将有利于对花药发育取得更深入的认识,具有非常大的理论和实际应用价值。本研究利用本室水稻T-DNA插入突变体库筛选了3,905个突变家系,得到134份初步共分离的突变家系和1个共分离家系,并分离鉴定了一个控制水稻株高和花粉育性的新基因OsLIS-Ll,主要研究结果如下：1.创建独立T-DNA转化单株约60,000株。2.筛选3,905个突变家系,得到134份初步共分离的突变家系和1个共分离家系：03Z11A123(本室陈志辉提供的初筛材料)。将03Z11A123家系分离出的半矮和低育性突变体命名为oslis-l1-1,并且对oslis-l1-1进行详细的突变表型分析并分离克隆相应基因OsLIS-L1。03Z11AI23家系的T1代及其T2代共分离检测显示：半矮和低育性的突变性状与T-DNA纯合插入完全共分离。3.从韩国POSTECH大学的突变体库中得到等位突变体：3A-04974,命名为oslis-l1-2,突变性状也是半矮和低育性,共分离检测也是完全共分离。4.通过RNAi干涉技术抑制野生型材料中内源OsLIS-L1基因的表达,导致水稻的株高和育性显著降低；而将OsLIS-L1转入oslis-l1-2突变体后,可以使株高和育性恢复,这充分证明了OsLIS-L1基因是控制水稻株高和花粉育性的基因。5. RT-PCR分析显示：在两个等位突变体中,由于T-DNA的插入产生2个不同的截断的转录本。6.花粉母细胞压片染色观察突变体的减数分裂过程,结果显示：oslis-l1-2突变体和野生型在整个减数分裂过程中没有明显的差异,说明低育性与花粉减数分裂过程无关。7.KI-I2溶液染色成熟花粉显示：突变体的花粉粒几乎全不着色,这表明突变体雄性不育。而用oslis-l1-2突变体花粉做母本,野生型花粉做父本,则杂交结实正常,表明突变体雌性育性基本正常。8.野生型和oslis-l1-2突变体花药半薄切片结果显示：相较于野生型花药的发育,oslis-l1-2突变体花粉囊壁的发育正常,花粉母细胞及其随后的小孢子的发育也没有明显变化,但从花药发育第十期(stage10)至成熟花粉时期,花粉粒皱褶、干瘪,没有活力。说明目的基因OsLIS-L1的失活产生大量不正常的花粉,导致低育性表型出现。花药透射电镜(TEM)结果与花药半薄切片结果一致,oslis-l1-2花药囊壁的发育没有受到影响,中间层和绒毡层细胞可以正常降解；并且花粉壁的发育也没有受到影响。9.对野生型和oslis-l1-2突变体成熟期茎的不同节间长度进行考察,发现除了第一节间长度有明显差距外,其它节间长度均无明显差距,然后采用半薄切片的方法来观察野生型和oslis-l1-2突变体茎第一节间的细胞形态。半薄切片结果显示：野生型和oslis-l1-2突变体茎第一节间的细胞层数和大小均无明显差别,说明目的基因OsLIS-L1的失活引起茎第一节间细胞数目的减少,导致株高变矮。10.实时定量PCR分析显示：抽穗期时OsLIS-L1基因存根、茎、叶、叶鞘和穗中都有不同程度的表达,但在茎和穗中表达量相对要高些,这与突变体半矮和低育性相对应。亚细胞定位结果显示OsLIS-L1是一个核蛋白。11.在水稻中找到了2个OsLIS-L1的同源基因。