基因转化技术已成为培育和改良优良水稻品种的重要手段，但转基因水稻可以通过花粉漂移将目标基因扩散转移至同一物种或其近缘野生种，潜在威胁生态稳定和粮食的生产安全，已成为公众关注转基因品种的焦点之一。目前，抑制或减少基因漂流主要通过分子生物学方法（种子不育、雄性不育、叶绿体转基因技术、转基因弱化技术、基因拆分技术、外源基因删除技术）和常规方法（物理隔离、闭花受粉、无融合生殖）。其中，闭花授粉是在内外颖闭合的状态下完成授精的一种特殊状态，是目前理想的解决花粉漂移的手段。本研究利用诱变创造了具有理想粳稻株型的闭花授粉突变体，利用遗传学、分子生物学等技术和方法，研究了该突变体的遗传规律、克隆了闭花授粉基因、分析了突变体闭花授粉的机理和该基因在水稻中的部分功能，选育了具有应用潜力的闭花授粉新株系，为进一步深入研究水稻开花机理、探究该基因的功能、培育无花粉漂移且具有实际应用前景的转基因品种奠定了基础。主要结果如下:　　1、通过诱变，获得了一个闭花授粉突变体cl7(t)，从营养生长到幼穗分化初期，突变体cl7(t)与野生型H02没有明显差异。但在抽穗阶段，野生型颖花张开、花药外露，而突变体的内外颖始终闭合，不张开，无花药外露。突变体的浆片、柱头、花丝和花药均未发现缺失或明显的结构变异;　　2、除了闭花授精外，突变体cl7(t)的其他农艺性状也出现了较大的改变。突变体株高变矮、穗型直立、穗长变短、颖花数显著减少、结实率变差、粒型变圆、籽粒长宽比减小、叶短宽而挺立、叶绿素增加、抗衰老能力增强，整个株型更加紧凑;　　3、突变体cl7(t)的穗茎节比野生型粗、最上节间的直径比野生型大。进一步比较最上部节的形态，突变体维管束比较野生型多，特别是小维管束数量显著增加，抗折能力明显比野生型强，有利于增强茎的机械抗性和抗倒伏能力;　　4、通过遗传分析，以突变体cl7(t)为母本与广恢102杂交构建cl7(t)/广恢102的F1和自交F2分离群体，考察了F1代植株、F2代分离群体的开花习性。结果显示，杂种F1代植株表现为野生型表型，F2群体中的野生型个体与闭花授粉个体的分离比例符合3∶1，表明突变体闭花授粉表型受一对隐性核基因控制;　　5、利用均匀覆盖水稻基因组的400对SSR标记，以cl7(t)/广恢102构建的自交F2代作为定位群体，对双亲以及BSA法构建的突变池和正常池进行多态性分析。以F2分离群体中的闭花授粉单株作为遗传连锁分析，将控制该闭花性状的基因定位在第7染色体长臂标记RM21964和RM234之间，与两标记的遗传距离分别为0.1cM和0.3cM，物理距离约为160kb，标记RM21971与闭花授粉性状共分离。在标记RM21964与RM234之间，有2个部分重叠的BAC克隆AP005198和AP004988;　　6、通过扩大定位群体和开发相关分子标记，将闭花授粉位点精细定位在dscarg82/ApaLI与S56约24kb区域。数据分析显示，24kb区域内含有4个cDNA的开放阅读框，分别为LOC_Os07g42400，LOC_Os07g42410，LOC_ Os07g42420和LOC_Os07g42430。等位性分析、序列测定和互补试验表明，cl7(t)基因与已克隆的dep2(or ep2)等位，cl7(t)突变体的闭花授粉性状是由于DEP2（or EP2）基因在第3外显子一个碱基由C变成A(450C＞450A)，丝氨酸(TCG)变成终止密码子(TAG)引起蛋白翻译的提前终止;　　7、通过定量PCR分析与细胞循环途径和GA合成途径相关基因表达，在cl7(t)突变体中，与镪胞循环的OsCycB1;1、OsCycB2;1、OsCycB2;2基因，以及与GA合成途径相关的OsGA20ox1、OsGA20ox3、OsGA3ox1基因均匀出现了下调表达。进一步对突变体cl7(t)与野生型最上部节间纵切观察，发现突变体细胞长度短于野生型，表明突变体内GA合成减少，而这种缺陷可以通过外施一定量的GA得到恢复。DEP2(or EP2)基因可能同时影响细胞增殖和GA合成两类基因的表达，从而造成植株交矮、籽粒变圆、茎秆变粗、叶变短等一系列性状的发生，但不同位点发生突变时，两类基因的作用强度可能存在一定的差异;　　8、内外颖钩合力测定表明突变体的内外颖钩合力明显大于野生型。浆片的显微切片观察显示，野生型浆片的组织细胞形状比较规则，多为圆的大型薄壁细胞，开花期间的吸水膨胀和收缩正常;而突变体浆片的组织细胞大部分都发生了严重的变形，吸水能力丧失或显著降低，浆片不能膨大和收缩或者膨大和收缩不明显。突变体cl7(t)内外颖的钩合力增强和浆片的膨胀能力丧失或减弱导致内外颖不能张开;　　9、突变体cl7(t)虽然具有理想的株型，但株高偏矮、穗粒数少、结实率低、干粒重小，产量性状偏差，既使以cl7(t)为受体，培育出闭花授粉的转基因品种，在生产上仍难以应用。为了进一步探索闭花授粉性状与结实率的相关性，科学评价cl7(t)基因的实际应用价值，通过系谱选择，对突变体cl7(t)经济性状进行改良。在cl7(t)/广恢102的F2群体中对闭花授粉单株进行系谱选择，经多代自交，培育出农艺性状更加优良的闭花授粉株系12nj18和12nj19，与突变体cl7(t)相比，株型相似，仍表现为穗型直立、茎秆粗壮、叶短挺等北方粳稻理想的植株形态，但株高、穗粒数、结实率和千粒重著提高，特别是结实率由原来的低于50％提高到80％以上，经济性状明显改良，同时保留闭花授粉的特性。以改良的株系作为转基因受体，培育具有闭花授粉特性的转基因品种，可以直接在生产上加以利用。　　综上所述，根据本文研究的结果可以得出以下结论:(1)获得了一个闭花授粉突变体cl7(t)，该突变体具有理想的粳稻株型;(2)闭花授粉突变体cl7(t)由一对隐性基因控制，是由于DEP2(or EP2)基因位点突变引起;(3)cl7(t)基因引起内外颖的钩合力增强和浆片的膨胀能力丧失或减弱导致内外颖不能张开，表现闭花授粉性状;(4)DEP2(or EP2)基因可能同时调控细胞循环途径和GA合成途径相关基因的表达，从而影响植株高度和其它性状;(5)通过系谱选择，获得经济性状优良的闭花授粉株系，可以直接在生产上加以利用。