水稻是世界上重要的粮食作物，粒形和株高是水稻重要的两个农艺性状。粒形是谷物重量的一个重要的决定因素，它对稻谷产品的市场价值有着重大影响。株高与水稻产量、抗倒伏性、光合效率等密切相关。株高超过一定高度易引起倒伏，阻碍光合产物的形成、运输和储存，降低结实率，从而使产量降低，适当的矮化则可以提高水稻耐肥性，增加产量。因此，创制水稻粒形及矮化种质资源，揭示调控粒形及矮化的机理具有重要的理论意义和应用价值。本研究以实验室构建的贵州地方稻种（贵州禾）来拢突变体库中一种小圆粒半矮秆突变体srd-1为材料，对其粒形和矮化性状进行了研究，以期探索籽粒缩短和矮化的调控机理，为水稻高产育种提供科学依据。取得了以下研究结果：　　（1）srd-1突变体形态及细胞学特征　　突变体表现出植株高度降低，籽粒短圆等性状。对突变体成熟期进行农艺性状测定发现，突变体株高120.7cm，为野生型株高191.2cm的63.1％，突变体节间数较野生型减少1个，且各节间长度均比野生型缩短。突变体粒长0.58 cm，为野生型0.66 cm的87.8%，缩短极显著。细胞切片观察发现，突变体茎节和外颖细胞纵向长度缩短（突变体第二茎节细胞平均长度为野生型的86.4%，外颖纵向细胞长度为野生型的81.2%）。说明突变体植株高度降低和籽粒变短是由于突变体茎节数目减少和纵向细胞长度缩短所致。srd-1突变体与银桂粘杂交，获得的F1植株均表现为正常，表明srd-1突变体受隐性基因控制。　　（2）srd-1突变体光合生理特性　　对突变体不同生长发育时期光合特性和叶绿素含量的研究结果表明，突变体和野生型的净光合速率在整个生长发育期均呈现出先增加后减小的趋势，但突变体的减小更为缓慢（净光合速率均在灌浆期达到最大值，成熟期野生型降低78.5%，突变体降低64.1%），使其成熟期维持较高的净光合速率。研究发现突变体在后期仍保持较高的气孔导度以维持胞间 CO2浓度，同时后期相对高的蒸腾速率保证了植物结实所需的营养。而突变体叶绿素的含量除成熟期高于野生型外，其余时期均低于野生型，说明后期维持突变体较高光合速率的主要原因并非叶绿素的含量，而是较高的气孔导度和蒸腾速率。　　（3）srd-1突变体对外源激素处理的响应　　暗形态建成实验研究结果表明，黑暗处理两周的突变体和野生型幼苗中胚轴均伸长，而正常光照培养下均不伸长，说明突变体的矮化性状与油菜素内酯（Brassinosteroid, BR）无关。突变体对外源赤霉素（Gibberellin, GA）敏感性研究发现，外源GA3能诱导突变体种子产生α-淀粉酶活性； GA3处理前突变体与野生型第二叶鞘长度差异明显，当经过 GA3处理后，突变体和野生型幼苗第二叶鞘相对于未处理植株均明显增加，当 GA3浓度达到10-4时，突变体第二叶鞘的长度几乎与野生型相等，表明突变体可以感受并正常传导GA信号；对突变体根尖细胞微管排列方式进行免疫荧光观察发现，野生型根尖细胞的微管呈横向排列，而突变体则呈现出倾斜排列现象，经过 GA3处理的突变体根尖微管结构则可恢复至野生型横向排列方向，表明突变体矮化表型可能是由于细胞微管骨架　　（4）SRD-1突变对GA合成途径中关键酶基因和小圆粒调控基因表达的影响　　利用real-time PCR检测了SRD-1突变对突变体和野生型GA合成途径中关键酶基因OsCPS、OsKS1、OsKO2、OsKAO、OsGA20ox2、OsGA3ox2和OsGA2ox1表达的影响。突变体中 OsKS1和 OsGA2ox1基因的表达相对于野生型差异不显著，OsCPS、OsKO2、OsKAO、OsGA20ox2和OsGA3ox2基因表达则表现下调，其中OsGA20ox2和OsGA3ox2表达下调明显，分别下调为野生型的6.3%和3.1%，这些基因表达的下调可能导致了活性GA生物合成的降低。说明突变体突变基因可能是GA生物合成的调控基因，其调节了GA生物合成途径中关键酶基因在突变体内的表达，最终导致了突变体矮化性状的产生。　　srd-1突变体小圆粒调控基因SRS1、SRS3和SRS5的表达量均呈现出明显的下调，分别下调为野生型水平的26.3%、7.2%和15.7%。GA3处理后，突变体及野生型植株小圆粒调控基因表达上调，但突变体上调显著（处理后突变体小圆粒调控基因SRS1、SRS3和SRS5表达分别为正常水平的172.2%、613.7%和432.9%，野生型分别为125.4%、205.3%和177.4%）。表明突变体突变基因参与了籽粒大小的调控，突变基因通过降低赤霉素含量而导致小圆粒调控基因表达量下调，进而导致了突变体籽粒短圆和小圆粒表型的产生。　　综上所述：srd-1突变体植株是由于隐性基因突变所致。突变基因影响了活性GA的生物合成，从而引起突变体活性GA含量的下降，细胞微管排列方式发生改变，抑制了细胞伸长，导致植株半矮化；此外，突变基因影响株高的同时也参与了籽粒大小的调控，突变体小圆粒调控基因的表达量均呈现出明显的下调，进而导致了小圆粒表型的产生。