水稻是世界重要的粮食作物,也是植物基因组研究的模式植物。以收获籽粒为目的的水稻生产,其籽粒灌浆是生长发育过程中极为重要的阶段,涉及复杂的遗传调控网络和环境互作,直接关系到水稻产量和品质的形成。通过对水稻灌浆突变体的研究,挖掘控制水稻灌浆速率的新基因,对深入认识水稻灌浆机理,细化水稻灌浆过程具有重要意义；也能加强对水稻籽粒灌浆过程中糖类代谢途径生理因子和遗传因子的认知,更好地了解灌浆充实的内在信息,并能促进水稻高产优质品种的选育,达到高产优质高效的目的。本研究报道了宜香1B经EMS诱变而获得的一个水稻籽粒灌浆延长突变体gefl （grain extended filling 1）,并主要对其进行了农艺性状调查、生理生化特性测定、组织细胞学观察、相关基因表达分析、遗传分析以及基因定位等方面的研究。主要结果如下：1.通过对突变体gef1与野生型宜香1B的主要农艺性状及稻米品质测定发现,与野生型相比,突变体株高无明显变化,但穗长缩短、结实率降低、每穗实粒数减少。在种子形态方面,突变体种子的粒长、粒宽和千粒重均增加,长宽比无明显变化,且进入灌浆期突变体籽粒颖壳外表面会产生不规则的深色斑点。在稻米品质方面,与野生型相比,突变体gef1的出糙率无明显变化,胶稠度、蛋白质含量与整精米率显著降低,垩白率和垩白度均增加,从而造成米粒透明度降低。2.通过组织细胞学观察发现,与野生型宜香1B相比,突变体gef1穗轴、倒一节间和倒二节间相同部位横切面的大维管束的平均个数减少,两者之间对应部位大维管束个数差异变化幅度为2至7个;穗轴壁和茎秆壁的厚度无明显变化,髓腔面积略为减小。颖壳内表皮电镜扫描结果表明,与野生型比较,突变体颖壳内表皮光滑,细胞细长且数目增多。淀粉体电镜扫描结果显示,突变体的淀粉体呈球形,排列松散；而野生型淀粉体呈无规则多边形,排列紧密。3.水稻籽粒灌浆速率分析发现,野生型宜香1B在花后0-18天处于快速灌浆期,大量的同化物被转运至颖果中,颖果干、鲜重持续增加；而突变体gef1的快速灌浆期维持有36天,并且其籽粒的灌浆速率明显低于野生型。水稻颖果发育动态分析表明,突变体gef1颖果前期发育缓慢,发育完全成形较野生型长约12天；突变体gef1从开花至种子成熟所经历的时间比野生型迟30天左右。4.生理指标测定发现,野生型宜香1B籽粒中的可溶性糖含量呈单峰曲线变化,且在整个发育过程中含量维持在较低水平；而突变体gef1籽粒中可溶性糖含量却呈现双峰趋势,且最大值明显大于野生型。野生型籽粒中可溶性糖含量在受精15天后开始下降,而突变体籽粒中可溶性糖含量在受精25天后才开始下降,并且在花后25天之前,籽粒中可溶性糖的积累效率与含量明显高于野生型。开花30天后,gef1籽粒中的可溶性糖含量又急剧增加,表明该时间段籽粒中可溶性糖的积累效率明显高于淀粉的合成效率。突变体颖果叶绿素含量在开花40天后才开始急速下降,说明颖果表皮持绿时间较长,背部维管束能维持长时间的运输功能。5.通过糖代谢相关基因的表达分析发现,相比野生型,SUS3在突变体gef1灌浆初期的变化幅度不明显,OsSSIIIa与SUS3类似,灌浆初期在gefl中的表达始终维持在某一较低水平,而在野生型中却逐渐升高。此外,OsAGPL2与OSAGPS2b在突变体与野生型灌浆初期的表达存在明显差异,在突变体中的表达均低于野生型,并且二者都呈现逐渐升高趋势。6.通过对gef1／宜香1B、gef1/02428和gefl/Kitaake杂交分析表明,三个组合的F1植株均表现正常,说明该突变性状受隐性基因控制。三个杂交组合F₂群体中突变表型单株数与正常表型单株数的分离比均符合3：1,表明该突变性状受一对单隐性核基因控制。7.以gef1/02428的F₂群体作为初定位群体,选取均匀分布于水稻12条染色体上的510对SSR标记进行亲本间多态性分析,并采用BAS（bulk segregation analysis）法对混池进行筛选。结果发现,在水稻第3染色体短臂的标记RM5474、RM7576.A3-7和A3-8在DNA混池间存在多态性,且与目的基因较连锁。为了进一步对目标基因进行定位分析,利用在该区间内寻找的SSR多态性标记以及根据粳稻日本晴和籼稻9311序列进一步设计的InDel标记,最终将该基因定位在InDel3-1与InDel3-2之间,物理距离约为198Kb。该区间共有21个开放阅读框,候选基因的进一步鉴定工作正在进行中。