水稻穗顶部退化突变体通过影响穗顶的发育而降低产量。近年来,在水稻中有不少穗顶部退化相关基因被克隆,但其发生机理尚不明确。本研究从籼稻品种IR64的EMS诱变突变体库中分离得到白化转绿和穗顶部退化双突突变体vpa1（virescent and panicle abortion 1）,从vpa1的杂交后代群体中选取叶色正常但具有穗顶部退化表型的突变体作为研究对象并将其命名为panicle apical abortion 10（paa10）。对paa10进行表型鉴定,生理生化分析及遗传分析,进一步图位克隆控制paa10突变表型基因OsCAX1a,明确OsCAX1a参与离子转运相关功能。主要获得以下结论:1、在大田条件下,paa10在苗期表现出明显的叶尖枯表型;到了抽穗期,paa10的穗顶明显退化,并伴随着株高、穗长、每穗粒数、千粒重等重要性状显著降低。通过观察不同时期的幼穗发现,在8cm时穗顶开始出现退化现象。台盼蓝染色和彗星实验证明在叶尖以及退化的穗顶上存在大量细胞死亡,且ROS含量升高,ROS清除酶活性降低。2、利用图位克隆的方法,我们将PAA10定位在第1染色体短臂RM11157和RM5972之间190kb范围内,通过测序发现在LOC＿Os01g37690第4外显子的第60个碱基发生G→A的替换,导致丙氨酸变成苏氨酸。互补与敲除实验都证实了是由于LOC＿Os01g37690的突变导致叶尖枯和顶穗退化表型。LOC＿Os01g37690被预测编码钙氢离子交换蛋白CAX1a,OsCAX1a基因主要在水稻叶片和穗部表达,OsCAX1a蛋白定位于细胞膜和液泡膜。3、检测野生型与paa10叶片上、下部以及种子中Ca、Mn、Zn、Cu、Fe的含量。结果表明,与野生型相比,paa10叶上部的Ca、Mn、Zn、Fe含量明显较低,而叶片下部则无明显差异。paa10种子中Ca、Mn、Fe元素含量也显著低于野生型,表明paa10中OsCAX1a的突变导致叶上部和种子中主要离子含量下降。幼苗水培实验表明水培苗期的paa10叶尖枯表型得到明显缓解,叶绿素和活性氧指标恢复正常;将土培30天左右的野生型和paa10转移到水培条件下培养,发现在第六十天以及抽穗后paa10的叶尖枯以及穗顶退化表型也得到极大的缓解。进一步表明OsCAX1a参与Ca、Mn等主要阳离子转运,其突变导致paa10突变体Ca、Mn等元素缺陷,产生叶尖枯和顶穗退化表型。4、苗期Ca2+梯度实验发现增加外源Ca2+浓度,野生型OsCAX1a的表达量呈明显提高,但突变体paa10当外界存在高浓度Ca2+离子时,与野生型相比,paa10的叶片表现出明显的敏感现象。