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水稻是世界上主要的粮食作物之一,世界上有超过50%的人口以大米为主食。株高是水稻重要的农艺性状,与水稻产量和品质密切相关。鉴定、研究和利用更多的株高及粒型性状突变体资源,分离出更多的相关功能基因,对于深入阐明水稻生长发育机制和生产实践具有重要意义。本课题组前期研究中以甲基磺酸乙酯（Ethylmethane Sulfonate,EMS）处理贵州地方品种黎平杂边禾,获得一份稳定遗传的矮秆小粒突变体dss1,本研究在前期对dss1突变体初定位的基础上,构建基因精细定位群体,利用MutMap技术对其进行精细定位确定候选基因,并通过构建基因超量表达载体遗传转化dss1突变体,以确定dss1突变体突变基因及其功能,主要取得了如下研究结果:1 dss1基因精细定位及候选基因筛选dss1突变体与野生型相比,主要表现为株型直立、植株矮化、叶色深绿、籽粒变小、第二节间严重缩短、穗长增加等典型油菜素内酯缺陷型突变体的性状。利用MutMap技术将dss1基因进行定位于3号染色体上,并且得到14个差异显著的SNP多态性标记位点;测序结果表明,dss1候选基因为BR合成途径关键酶基因OsDWARF,dss1是由于OsDWARF基因在第5个外显子上的第1004位编码碱基由C突变为T,从而导致第335位的氨基酸由苏氨酸（ACT）突变为异亮氨酸（ATT）所引起的。定位得到的矮化小粒DSS1基因为OsDWARF一个新的等位基因。2 dss1候选基因验证为了进一步确定dss1突变体的突变性状是否由OsDWARF基因的突变引起,本研究构建了将pCambia1301质粒为基本载体,10kda醇溶蛋白终止序列为终止子,以人工合成35S启动子驱动OsDWARF基因的植物超量表达载体。利用农杆菌介导水稻茎尖的方法将OsDWARF基因超量表达载体遗传转化dss1突变体。分蘖期对叶绿素含量进行测定,转基因植株叶绿素含量恢复野生型;抽穗期对其光合特性进行分析,转基因植株净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率与野生型无显著差异;自然成熟后对其农艺性状进行分析,转基因植株株高、籽粒大小和穗长等与野生型植株差异不显著;分别取转基因、野生型和dss1突变体成熟种子,通过暗形态建成研究发现,在正常光照培养条件下,转基因植株、dss1突变体以及野生型苗节间和中胚轴均不伸长,而在黑暗条件下培养10d后,转基因植株和野生型中胚轴明显伸长,而dss1突变体节间以及中胚轴无变化。说明转基因植株说明转基因植株叶绿素含量、农艺性状和暗形态建成恢复野生型。因此,确定dss1突变体的突变性状是由于OsDWARF基因突变所引起。综上所述,dss1突变体是由于3号染色体上的OsDWARF基因第5个外显子内第1004位编码碱基由C突变为T,导致编码氨基酸的变化,从而引植株矮化。3叶绿素合成前体物质研究另外,通过研究发现dss1突变体从分蘖期开始表现出叶色加深,并且整个生长期都保持这一特性。其叶绿素a和叶绿素b含量分别为野生型1.4倍和1.3倍,光合色素含量比野生型增加了25.6%。通过对叶绿素合成途径中各前体物质进行测定发现,dss1突变体中原卟啉（ProtoⅨ）含量为野生型的47.5%,而镁原卟啉（Mg-Proto）含量为野生型的1.71倍;同时对叶绿素合成途径中的关键基因的相对表达量分析,dss1突变体中编码叶绿素生物合成途径中关键酶（镁离子鳌合酶）的CHLH基因表达量较高,为野生型的4.1倍,其他关键基因的表达量和野生型无显著差异。说明dss1突变体叶色加深主要是在叶绿素合成途径中由ProtoⅨ合成Mg-Proto这一步骤出现差异,且编码镁离子鳌合酶的CHLH基因高表达引起的。