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水稻叶片不仅是光合作用的重要场所,也是理想株型因子的一个重要组成部分。本研究从60Co-γ射线辐射诱变籼稻品种9311(wild-type,WT)所得突变体库中筛选获得了一份卷叶突变体材料,暂时命名为rl16(t)(rolledleaf 16)。本研究对突变体进行了细胞学观察及目的卷叶基因的定位,主要有以下结论:1、相比WT,rl16(t)出现了叶片显著内卷,株高降低,穗长变短,结实率降低等表型变化。rl16(t 自苗期(3叶1心)整株就出现叶片纵向内卷成近似筒状的表型。随着发育进程,植株叶片始终呈现卷曲表型,而WT叶片在发育进程中则始终呈平展状。剑叶石蜡切片观察发现,rl16(t)泡状细胞数量和面积与WT相比均减少。WT的泡状细胞数量为385.1 ± 43.6个/mm2,rl 6(t)泡状细胞数量为1059.5 ± 254.4个/mm2。rll6(t)除泡状细胞发生变化外,叶片其他细胞结构与WT相比均无显著性变化。突变体rl16(t)中类胡萝卜素的含量低于WT,而叶绿素a含量、叶绿素b含量及总叶绿素的含量都显著高于WT。2、研究发现,rll6(t)与WT杂交所得F1植株叶片平展,在rl16(t)×WT的423株F2中,分离出97株卷叶植株和326株平展叶植株,分离比符合3:1(χ2= 0.86<χ20.05=3.84)。将Rl16(t)基因初步定位于第9染色体长臂SSR标记RM23769和RM23916之间。进一步扩大定位群体后将该卷叶基因限定在InDel标记DF70和SSR标记RM23818之间,物理距离为51 kb的区段内。定位区间内有3个编码已知结构域的基因,分别是 LOC_Os09g09320、LOC_Os09g09360、LOC_Os09g09370。只有 LOC__Os09g09360在rl16(t)中的表达量只有WT的一半,差异显著。在rl16(t)中,对已克隆的8个卷叶基因进行表达定量,发现有7个基因出现了不同程度的表达下调,只有OSZHD1表达上调。3、本研究认为突变体rl16(t)叶片发生内卷与泡状细胞数量变少,面积变小相关。此外,在定位区域内未见有卷叶基因报道,Rl16(t)可能是一个新的卷叶基因。从基因表达定量的结果看,LOC_Os09g09360有可能是目标基因。本研究为卷叶基因的克隆奠定良好的基础,也为水稻卷叶基因分子标记辅助育种提供紧密连锁的标记。水稻小穗结实率是产量的重要组成因素,而授粉过程能否正常进行决定小穗结实率的高低。本研究从细胞学观察和遗传定位该不育基因,主要有以下结论:1、通过对突变体连续多代种植,发现突变体的结实率为11.13 ±1.16%,相比野生型的结实率94.69 ± 0.55%,二者差异极显著。通过I2-KI染色观察花粉的育性以及离体萌发调查花粉活力,结果发现突变体的花粉育性为66.30 ±3.08%,相比野生型(90.32 ±1.70%),出现一定程度的降低。将WT和突变体作为父本,分别与同一雄性不育系杂交,结果显示无论花粉是来自WT还是突变体,雄性不育系的结实率差异不显著(t = 0.974,t0.05,4= 2.776,t<t0.05,4)。因此,花粉不是造成突变体结实率低的原因。利用激光共聚焦观察突变体胚囊育性,突变体的与野生型都具有完整的七细胞八核的结构胚囊,其育性分别为93.88±1.19%和96.87±1.12%,突变体与野生型的胚囊均可以正常受精及结实。使用扫描电镜观察突变体的柱头发育情况,我们发现突变体的柱头生长发育相比WT出现了滞后的现象,并最终导致突变体的柱头发育不完全,出现弱化的表型。利用盐酸浸泡结合I2-KI观察花后不同时期胚囊受精情况,研究发现突变体小穗结实低育并非受精后胚乳发育异常所致,而是胚囊受精出现阻碍。进一步的柱头萌发实验发现,突变体柱头的附着花粉能力弱于WT,野生型的花粉与突变体花粉均不能大量地正常在突变体柱头上萌发生长,同时在突变体柱头上萌发出的花粉也很难到达珠孔端完成胚囊双受精的进行以及后续一系列的生长分裂分化过程,致使无法形成完整成熟种子。2、突变体/9311F1植株小穗结实率正常,F2中出现小穗结实率高育和低育的表型分离,卡方测验表明分离比符合3:1 = 0.71,χ20.05,1 = 3.84,χ2<χ20.05,1),因此该基因是一个隐性核基因。通过利用205株突变体/02428 F2群体中的极端个体进行基因定位,将目的基因限定在第2条染色体短臂RM5622和WD-17之间约1387 kb的区段内。3、本研究认为该突变体小穗低育是由于突变体的柱头发育出现障碍,导致花粉在柱头上萌发出的花粉管无法进行正常发育进入珠孔,进而完成双受精。基因的初定位发现该目的基因为一个新的育性基因。本研究为目的基因的进一步精细定位和克隆奠定良好的基础。