水稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要的粮食作物之一,一半以上的人口以水稻为主食。水稻分蘖是一个非常重要的农艺性状,一个分蘖对应一个穗,分蘖是决定水稻产量的关键因素。本研究的实验材料为水稻寡分蘖突变体rcn20,对该突变体分别进行了形态学及细胞学观察、基因图位克隆、组织表达模式分析以及功能分析。主要研究结果如下:1.对粳稻品种圣稻808进行EMS诱变,获得了隐性且能够稳定遗传的寡分蘖突变体rcn20。该突变体表型为分蘖数目严重减少,只有3至4个分蘖,而野生型圣稻808正常有15个左右的分蘖,同时植株高度也比野生型略矮。2.采用石蜡切片技术对突变体的分蘖芽进行观察,发现突变体rcn20的侧生分生组织在幼苗时期能够正常起始,分蘖芽能够形成,但不能伸长。利用扫描电镜观察分蘖芽的表面,发现突变体分蘖芽表皮细胞形状不规则,而野生型分蘖芽表面的细胞形状规则。因此,突变体rcn20分蘖芽不能正常伸长与分蘖芽细胞形态有关。微管蛋白免疫荧光分析发现,突变体与野生型相比,根尖分生区与伸长区大部分细胞在有丝分裂间期周质微管的排列方向发生变化,因此导致细胞形态发生变化,细胞不能够正常伸长。3.对寡分蘖突变体rcn20进行遗传学分析,发现它受1对隐性基因控制。利用图位克隆的方法将目的基因初定位在第3条染色体上,进一步精细定位在第3条染色体的300 kb区间内。对其中的候选基因进行测序,发现LOC_Os03g01530(命名为RCN20)发生了突变,其编码区第616位核苷酸由G突变为A,导致第206位氨基酸由丙氨酸突变为苏氨酸。通过将该基因的野生型基因组DNA转入突变体rcn20中,发现突变表型得以恢复,从而证实该基因就是促进分蘖芽伸长和调控分蘖数目的目的基因。经BLAST分析,发现目的基因RCN20编码β-tubulin II蛋白。4.实时荧光定量RT-PCR分析发现,RCN20基因在水稻分蘖芽中特异表达程度最高,其次在叶鞘、幼穗、根中表达量较高。构建了由RCN20基因启动子驱动报告基因GUS表达的转基因水稻,通过GUS染色分析各组织部位表达情况,得到结果与以上相似。5.作为TCP家族转录因子,OsTB1具有抑制分蘖芽伸长的功能。构建了寡分蘖突变体rcn20与多分蘖突变体tb1的双突变体,发现双突变体的表型趋向于rcn20,确定基因RCN20在OsTB1的下游。通过比较OsTB1与RCN20基因在突变体tb1与野生型台中65、独脚金内酯受体突变体d14与野生型圣稻808中的表达变化,推测OsTB1对RCN20的表达具有抑制作用。6.通过凝胶迁移实验(EMSA)和染色质免疫沉淀实验(ChIP)分析,验证了OsTB1蛋白能够与RCN20启动子区的相应核心序列结合,说明OsTB1对RCN20基因表达具有直接调控作用。7.通过荧光素酶(Luciferase,LUC)报告基因在水稻原生质体瞬间表达,检测OsTB1的转录活性,进一步证实了OsTB1对RCN20的表达起明显抑制作用。构建了OsTB1基因受地塞米松(DEX)诱导表达的转基因水稻,用DEX处理相应的转基因材料,实时荧光定量RT-PCR分析同样验证了OsTB1抑制RCN20的表达。8.利用独脚金内酯类似物GR24对突变体tb1与野生型台中65、独脚金内酯受体突变体d14与野生型圣稻808进行处理,通过qRT-PCR对OsTB1与RCN20的基因表达量进行检测,验证了OsTB1与RCN20基因的表达均受独脚金内酯调控。