水稻是禾本科植物中一类重要的粮食作物。水稻花的正常发育是保证稻米产量的重要前提。目前,解释植物花发育调控机制的“ABCDE”模型是基于对双子叶植物(拟南芥、金鱼草)等模式作物的研究提出来的。近些年,通过对水稻花发育的研究发现拟南芥花发育的模型基本适合水稻。然而,水稻内外稃是否是拟南芥萼片的同源物一直争议不断;相对于水稻花的内部3轮器官(浆片、雄蕊、雌蕊),小穗的3个外部结构(退化的颖片、护颖、内外稃)的发育机制还不是很清楚。此外,除MADS-box类基因参与调控水稻花器官形态建成外,其他调控机制尚不明确。因此,需要鉴定和研究更多的水稻花发育缺陷突变体,才能阐明水稻各轮花器官的发育机理并建立起适合水稻花发育的模型。本研究利用60Co辐射诱变处理籼稻品种93-11,在M2代突变体库中发现2个水稻花器官发育缺陷突变体cy15和cy10,进行了表型鉴定、基因图位克隆和功能分析等研究。主要结果如下:1.突变体cy15小穗的内部3轮花器官发育正常,但内稃发育不良,并且小穗比野生型长。农艺性状调查结果显示,cy15的穗长和粒长显著长于野生型,结实率和千粒重显著低于野生型。石蜡切片结果表明,cy15内稃的缺陷表型是由于内稃主体结构发育不良造成的。扫描电镜观察发现,cy15内稃原基的发育比野生型迟缓。此外,与野生型相比,cy15内稃外表面突起变小、不易分辨,突起之间的间隔明显变长。同时,尽管cy15外桴的形态上没有明显缺陷,其外表面突起变小,突起之间的间隔变短。遗传分析表明,cy15的突变性状受一对隐性核基因控制。利用cy15和滇粳优(DJY)F2群体中的237个隐性极端个体,采用图位克隆的方法将cy15基因定位在3号染色体短臂的156Kb区间内。通过网站预测发现该区间包括16个开放阅读框(Open Reading Frames,ORFs),其中第六个ORF编码的是花器官特征基因OsMADS1,通过基因组测序比对,发现cy15中该基因的第7个外显子上缺失了 22个碱基,导致蛋白翻译的提前终止。氨基酸同源比对分析发现,该缺失造成了突变体中OsMADS1蛋白缺失了多个高度保守的氨基酸。转基因结果表明,cy15的缺陷表型是由于OsMADS1基因的C端突变造成的。2.亚细胞定位结果显示,突变的OsMADS1蛋白虽然能和正常蛋白一样定位在核中,但是正常蛋白在核中呈弥散分布,突变蛋白则聚集成点状分布。qRT-PCR分析表明OsMADS1基因特异地在穗中表达。此外,该基因的突变还影响了其他花发育特征基因的表达。酵母双杂交结果表明,OsMADS1蛋白能形成同源二聚体,但在cy15中不能形成OsMADS1同源二聚体,并且OsMADS1与A-类基因OsMADS14蛋白产物的异源二聚体也不能在cy15中形成。3.另一个花器官突变体cy10在营养生长阶段与野生型相比无明显差异,抽穗后cy10小穗才开始表现缺陷形态。与野生型相比,cy10的小穗缺失一枚护颖;外稃明显缩小或者扭曲;浆片颖壳化;雄蕊数目减少且偶尔出现雌雄嵌合体;雌蕊数目增多。扫描电镜结果表明,cy10在花发育的原基时期,就已经出现缺陷。另外,扫描结果表明,cy10外稃外表面缺失了典型的突起,并且毛状体也变得短小。4.遗传分析结果显示cy10的突变性状由一对隐性核基因控制。利用图位克隆的方法将突变基因定位于第8号染色体长臂约85Kb内。网站预测该区间包括12个ORFs。基因组测序比对发现,其中第9个ORF缺失了 15个碱基。此外,前人利用Sasanishiki/Habataki回交重组自交系进行了几个稻米品质性状的相关性分析和QTL定位,本文对该结果进一步分析,发现不同品质性状间的相关性具有一定遗传基础,且经比对发现5个稳定的新QTL位点。