随着世界人口的不断攀升和土地资源的日益减少,粮食问题作为关系国计民生的首要问题越来越受到人们的关注。因此,加快农业科技的发展步伐,提升粮食产量成为所有育种工作者的共同目标。水稻(Oryza sativa L.)是重要的粮食作物,也是植物界中重要的模式植物,它的产量构成因素主要有单株有效穗数、每穗有效粒数以及千粒重,其中千粒重又受到粒宽、粒长和粒厚的控制。所以,研究水稻粒型控制因素可以从分子机制上解释水稻产量的遗传机理,从基因层面阐述水稻生长发育进程,为水稻高产稳产提供有力的理论基础和技术支撑。本研究组通过对重穗型杂交稻蜀恢498 (R498) EMS突变体库进行筛选,获得了一个粒短突变体sg2 (small grain 2),表现出籽粒缩短,株高略矮和穗子变短等表型。通过后代遗传分析和隐性单株重测序证明该突变体受到一对基因的调控,其中本课题中的08sg2为sg2中分离出的单突变体,其表型介于野生型R498和双突sg2之间。主要结论如下：1.突变体群体隐性单株池重测序后获得高度连锁区段,该区段候选基因中LOC_Os08g07760 (OsBAK1)在发育中的颖壳中明显表达量较高,qPCR结果显示该基因在突变体颖壳中的表达量低于野生型,同时dCAPs分离标记检测的分离单株在粒型上也表现出突变体表型,转基因实验证明该基因的日本晴背景下CRISPR/Cas9敲除后代表现为粒短,所有这些实验数据说明突变体08sg2很有可能是OsBAK1在水稻中的弱等位突变体。2. OsBAK1是水稻serk家族中的一员,目前在水稻中已发现的该家族同源基因有4个,其中OsBAK1与拟南芥中AtBAK1高度同源,是BR信号受体BRI1的激酶,它与BRI1作为BRI1的共受体参与BR信号转导。突变位点测序和生物信息学分析证明,本实验中的突变体08sg2在OsBAK1第9外显子CDS第929个碱基处发生单碱基突变G/A,导致GGT/GAT(Gly-苷氨酸>Asp天冬氨酸)替换,其中天冬氨酸为酸性氨基酸。3.从基因进化层面分析,该基因在不同物种中具有强烈的保守性,并且突变体的突变位点在不同物种中同样十分保守,在水稻中该基因仍有相当多高度同源基因。此外,生物学网站芯片数据和R498不同发育时期不同部位的qPCR表达谱结果可以得出同样结论,该基因在幼穗发育进程中具有十分高的表达量。4.通过对R498和08sg2发育完全的颖壳内外表皮扫描电镜观察发现,颖壳表皮细胞大小没有明显变化,同时对二者产生株高差异的倒一节间半薄切片细胞大小比较后也可以发现类似结果,这两方面的数据表明,导致突变体籽粒和节间缩短的细胞学原因很有可能是细胞数目减少。5.通过经典的BR敏感性测试包括叶夹角实验、胚芽鞘和根生长实验、黑暗下的暗形态建成实验,突变体08sg2相对于R498都表现出半不敏感表型。