水稻是一种重要的粮食作物,也是一种单子叶植物研究的模式植物。随着水稻基因组测序计划的完成,功能基因组学研究的重点在于发掘大量预测基因的功能。插入突变是一种高通量的功能分析方法,而突变群体的侧翼序列以及表型信息均为正向遗传学和反向遗传学研究的重要资源。以本实验室的水稻T-DNA插入突变群体为实验材料,我们对15,494份转基因植株进行了PCR阳性检测,结果表明阳性率为88.3％。利用TAIL-PCR的方法,从水稻T-DNA插入突变群体中分离得到6,798条T-DNA侧翼序列,其中2,643条侧翼序列与水稻基因组序列之间的同源程度很高(E-value<10-5)。通过大规模表型筛选,一共获得277份具有明显异常表型的突变体家系。经过分析33份家系,获得了2份突变表型与T-DNA标签基因共分离的家系(04Z11EM13和03211DQ39)。　　 03Z11DQ39家系(或称为osirl1家系)的突变表型为半矮和迟抽穗,而对应的T-DNA标签基因OsIRL1(Oryza sativa intracellular Ras-group-related LRR1)是拟南芥PIRL家族基因在水稻中的1个同源基因。进一步调查osirl1家系显示,无论在长日条件下还是短日条件下,osirl1突变体均表现为抽穗延迟。在长日条件或短日条件下种植的osirl1突变体中,Ehd1和Hd3a的表达水平都严重下降,而Hd1基因的表达也受到部分影响。此外,我们发现生物钟基因Cab1R在osirl1突变体中的表达也有所下降。但是,OsIRL1基因的表达在野生型植株以及osirl1突变体中并没有检测到明显差异,而OsIRL1基因的抑制表达及超量表达转基因植株也都没有表现出类似于osirl1突变体相同或相反的突变表型。因此,osirl1突变体的突变性状可能并不是由OsIRL1基因所控制。　　 与其他已知的植物LRR蛋白相比较,拟南芥PIRL家族蛋白与酵母及动物中的Ras相关LRR蛋白具有更高的同源性:这类Ras相关LRR蛋白可以和Ras蛋白相互作用并参与信号传导途径。除了OsIRL1蛋白之外,本研究还鉴定了PIRL家族蛋白在水稻中的其他7个同源蛋白作为OsIRL蛋白家族的成员。我们对OsIRL基因家族成员的基因结构、染色体定位、蛋白质模体组成以及进化关系作了系统的分析。大多数OsIRL基因位于水稻染色体上的基因组大片段复制区间,但并不存在串联排列的OsIRL基因。利用定量RT-PCR以及芯片数据采集的方法,我们分析了OsIRL基因家族成员在整个水稻发育时期以及光或3种激素(赤霉素、萘乙酸以及激动素)等胁迫条件下的表达谱。结果表明,所有OsIRL基因家族成员都至少在一个发育时期的组织或器官中表达,并且这些成员的表达谱也具有多样性,一些OsIRL基因在某些发育时期具有表达优势。与未处理的对照相比较,5个OsIRL基因家族成员的表达在胁迫条件下表现上升或下降；其中4个OsIRL基因可以对2种或2种以上的胁迫条件产生响应,表明这些成员可能在生理水平上参与不同激素以及光等相关信号途径之间的相互作用。利用反向遗传学策略我们也获得并鉴定了5个T-DNA或Tos17插入位点在OsIRL基因(共4个成员)内的突变体家系。这些表达谱信息以及本研究所鉴定的T-DNA或Tos17插入突变体将有助于我们进一步分析OsIRL基因的生物学功能。　　 为了进行成功的有性繁殖,植物必须在合适的时期开花(或抽穗)。开花突变体的分子遗传学研究可以有效的鉴定开花相关的调控元件以及遗传途径。此前的研究已经鉴定了一个“永不开花”的水稻T-DNA插入突变体(即rid1突变体),并证实该突变表型是由于T-DNA插入RID1(Rice Indeterminate1)基因内所造成。本研究通过RT-PCR扩增以及RACE技术获得了RID1基因的全长cDNA序列。在洋葱表皮细胞中的瞬时表达结果显示RID1蛋白定位于细胞核中。定量RT-PCR分析结果显示:无论是在长日条件还是在短日条件下,rid1突变体中Ehd1、Hd3a和RF71的表达均下降到几乎检测不到的水平,而Hd1和Ghd7的表达水平也受到部分影响。除了Hd3a租RFT1之外,本研究还检测了另外5个FTL(FT-like)基因的表达,并发现它们的表达量在rid1突变体中也有不同程度的改变。此外,RID1基因可能独立于生物钟系统。我们提出了1个模型用于将RID1基因定位于水稻开花调控的分子遗传途径中,其中存在2个水稻开花转换所必需的元件。第1个元件是位于开花途径上游的RID1基因,该基因可以调控分别由Hd1和Ehd1介导的两条开花途径以及其他一些未知的水稻开花途径；另外1个元件包括Hd3a、RFT1以及/或其他一些FTL基因,该元件可以整合不同开花途径中传递的开花信号并诱导水稻开花。一旦这两个元件中的任何一个遭到完全的破坏,水稻都将永远不能完成开花转换。