水稻（Oryza sativaL.）是我国重要的粮食作物，株型改良有助于提高水稻产量，而茎秆又在决定水稻株型中起着非常重要的作用，因此，对茎秆发育调控机理的研究对水稻育种具有重要的意义。本研究以水稻实杆突变体sfc(short and filled culm)为材料，对SFC调控茎秆髓腔发育及节间伸长的分子机制进行了研究。　　本研究通过筛选NaN3诱导的大规模水稻突变体库，我们鉴定得到一个矮化实杆突变体sfc，该突变体表现为半显性，由单基因控制。突变体sfc表现为株高降低，茎秆直径与髓腔均减小。此外，突变体sfc节间变短的主要原因是各节间细胞数目的减少及节间Ⅰ细胞长度的变短。图位克隆的结果表明控制sfc突变体表型的基因为拟南芥的LFY同源基因突变所致。突变体中该转录因子在其N端保守区域发生了一个氨基酸的转变。SFC基因主要在茎顶端分生组织、茎秆维管束组织及幼穗中表达，这种表达模式说明了其在茎秆发育早期即发挥重要调节作用。SFC过表达植株表现为开花期提前，植株株高降低，茎秆直径及壁厚均减小。此外，sfc与NIL-SCM2杂交得到的双突变体在茎秆表型上与sfc单突变体一致，说明SFC在控制茎秆发育上起着非常重要的作用。茎秆的形成是茎端分生组织活动的结果。营养生长时期，突变体sfc即表现出茎秆变窄，节间较野生型变短。在生殖生长阶段茎秆伸长过程中，野生型茎秆中央薄壁细胞表现出体积膨大，膜系统降解，核膜破裂等细胞程序性死亡(PCD)的特点，而突变体sfc茎秆中央薄壁细胞发育正常。赤霉素(GA)与水稻茎秆伸长密切相关，且GA参与一些发育过程中细胞的PCD过程。本研究中发现，突变体sfc体内GA合成相关基因的表达下调，且GA活性成分GA1含量下降。此外，突变体sfc中部分可能参与GA调控的PCD过程的核酸酶及蛋白酶基因的表达下调。在突变体sfc(-/-)背景下过表达OsVPE4单基因或Os VPE2-OsVPE4双基因均不能促进节间髓腔的形成，说明液泡加工酶(VPEs)不是调控水稻茎秆髓腔细胞PCD的主要因子，或着髓腔的形成是一个受多基因调控的复杂过程，少数几个基因的过表达不能恢复其表型。外源施加GA可以促进苗期突变体sfc植株的伸长，突变体sfc对GA响应正常。SFC在GA合成突变体d18和d35中表达上调，而在eui1中表达下调，说明植物体内GA水平对SFC表达具有反馈调节作用，低浓度GA诱导SFC表达，高浓度则抑制，水稻通过这种反向调控的机制维持体内GA含量在适当水平。利用生化手段验证了点突变对sfc蛋白功能的影响。BiFC及酵母双杂交的实验结果得到如下结论：第一，SFC蛋白可以在细胞核中形成二聚体或寡聚体，突变体sfc蛋白可以与野生型蛋白及自身形成二聚体;第二，SFC蛋白具有转录自激活活性，突变体蛋白sfc自激活活性降低。通过原生质体瞬时表达及LUC活性测定实验得到的结果表明，野生型SFC蛋白及其单独的N端或C端均具有转录激活活性，突变sfc蛋白几乎丧失了这一活性。此外，酵母单杂交和凝胶阻滞实验验证了水稻SFC蛋白与GA合成基因上顺式作用元件(CCAATGT)的直接结合。总结以上结果，SFC蛋白可以直接结合并调节GA相关基因的表达。点突变导致突变体中sfc蛋白对GA合成相关基因的转录激活活性下降，从而GA合成量降低，突变体sfc节间变短。