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叶绿素是植物参与光合作用进行捕获、传递、转换光能至反应中心的关键色素,与光合速率和植物营养密切相关,对调节作物光合生理、产量和品质发挥着重要作用。水稻是重要的粮食作物,水稻叶绿素含量相关基因的发掘和克隆,将有助于育种家利用生物技术对叶绿素含量进行设计与利用,提高水稻光能利用效率,从而提高水稻的生物学产量。本研究利用已构建的一套由马来西亚普通野生稻（IRGC105491,ACC10）与籼稻珍汕97B（ZS97B）衍生的染色体片段代换系（CSSLs）发掘剑叶叶绿素含量等农艺性状QTL（Quantitative Trait Loci）,精细定位并克隆到一个影响剑叶叶绿素含量的主效位点qSPAD1.2,并进行了功能分析。主要结果如下:1.利用水稻全基因组SNP芯片对111份野生稻染色体片段代换系进行基因分型,结合表型分析,共定位到49个QTL影响有效穗数、穗长、一次枝梗数、每穗粒数、千粒重、单株产量、抽穗期、株高以及剑叶叶绿素含量等重要农艺性状。其中,一个影响剑叶叶绿素含量主效位点qSPAD1.2,能够解释群体中26.9%的表型变异。2.利用一份目标qSPAD1.2区域基因型杂合的代换系材料HBZ7,构建了HIF（Heterogeneous inbred family,剩余杂合近交系）群体,分析表明该区间确实存在一个影响叶绿素含量的主效位点,野生稻ACC10的基因为不完全显性。利用重组交换单株的家系表型,将该位点精细定位在SPRD19和RM11962之间10.3kb的区间内。该区段包含两个预测基因,分别为LOC＿Os01g65770和LOC＿Os01g65780,前者为一个表达蛋白基因,后者为一个编码糖基转移酶类的基因。3.实时定量PCR检测Os01g65780在苗期、穗部发育后期表达量较高,而且在一对QTL近等基因系中存在明显差异,在含有野生稻等位基因的NILAC中的表达量显著高于NILZS,该基因可能为候选基因。核苷酸序列比对发现该基因在ACC10和ZS97的启动子区域存在18个SNPs和8个In Dels,在编码区存在8个SNPs和3个In Dels的变异,其中第三外显子上的一个核苷酸非同义突变导致编码的第267位的氨基酸的变化（V267M）,导致氨基酸的极性发生改变。4.转基因实验表明,ACC10来源的超表达转基因家系OE780AC和ZS97来源的超表达转基因家系OE780ZS,均能显著降低剑叶的SPAD（Soil Plant AnalysisDevelopment）值,叶绿素b及氮素含量。与阴性材料相比,抑制转基因家系R780ZS能够显著提高剑叶的SPAD值,叶绿素b及氮素含量。超表达家系OE780ZS和转基因抑制家系R780ZS的苗期叶片表型与抽穗期的表型相似。因此,该基因是通过表达水平影响叶片的叶绿素含量,而氨基酸变异（V267M）并不影响该基因发挥功能。5.水稻及拟南芥的同源蛋白的系统进化分析发现,Os01g65780.1被聚类在GT8家族类型Ⅱ内的PGSIPA分枝,与拟南芥At3g18660（GUX1/At PGSIP1）和At1g77130（GUX3/At PGSIP2）同源程度较高,故将Os01g65780命名为OsPGSIP1。OsPGSIP1包含Dx D和Hxx Gxx KPW基序的GT8结构域在稻属中非常保守。OsPGSIP1蛋白定位于高尔基体,与拟南芥同源蛋白GUX1-GUX5在烟草中的亚细胞定位结果相一致。6.超表达基因780ZS显著增加剑叶的纤维素、半纤维素及淀粉含量,但可溶性糖含量降低;抑制基因780ZS显著降低剑叶纤维素、半纤维素及淀粉含量,提高可溶性糖含量。因此,OsPGSIP1与拟南芥中的同源蛋白GUX1和GUX3可能具有相同的功能,影响细胞壁的组成成分。7.近等基因系NILAC的剑叶叶绿素b、氮素的含量及净光合速率均显著低于NILZS,但NILAC剑叶的纤维素、半纤维素及淀粉含量显著高于NILZS,而可溶性糖含量显著低于NILZS。NILAC的千粒重显著高于NILZS,但两者在单株产量上并没有差异。8.剑叶组织切片观察发现,NILAC的小维管束直径显著大于NILZS,但其相邻小维管束的间距显著低于NILZS,相邻小维管束间的近似面积没有差异。透射电镜观察表明,NILAC的叶肉细胞的细胞壁厚度显著高于NILZS,NILAC叶绿体中的类囊片层排布较为松散,这可能是NILAC叶绿素含量低于NILZS的原因。9.OsPGSIP1的表达受施氮水平的诱导,随着氮水平的增加,SPAD值呈增加的趋势。但在不同浓度条件下,NILAC中OsPGSIP1的表达量均显著高于NILZS,NILAC的SPAD显著低于NILZS,NILAC的茎秆机械强度也显著高于NILZS。研究结果对解析OsPGSIP1参与水稻次生细胞壁构成及影响剑叶叶绿素含量的遗传基础奠定了基础,同时也为提高作物氮素利用效率及改良茎秆机械强度提供了新视野。