生长素在植物生长发育过程中起着核心作用。在模式植物拟南芥中的研究表明,生长素主要调控由TIR1/AFBF-box蛋白、Aux/IAA转录抑制因子和ARF转录因子组成的调控途径对下游基因进行转录水平的调控。生长素受体蛋白TIR1/AFB2在生长素信号通路起重要作用,介导植物整个生长发育过程,但在其他植物中鲜有报道。我国农业依赖大量氮肥投入提高和维持产量带来系列环境问题。农业部2015年提出“化肥减量提效”行动方案。如何在氮肥减量行动中保持作物稳产是我们面临的重大任务。我们的前期结果表明,添加适当浓度生长素有助于植物生长。因此我们提出科学假设:如果增强水稻信号传导途径基因,能否在低氮条件下达到供氮水平增加的水稻产量?从而实现化肥减施增效。本文以生长素受体基因OsTIR1为研究对象,以大面积推广的常规粳稻武运粳7号为试验材料,研究了 OsTIR1亚细胞定位、对氮素响应及田间条件下全生育期表达模式。创建了 OsTIR1超表达材料,并在田间条件下研究分蘖动态进程、农艺性状和氮素积累量;水培条件下研究了根系发生和伸长,主要研究结果如下:通过生物信息学分析表明OsTIR1基因位于第5条染色体,编码区1785bp,含有3个外显子和2个内含子。亚细胞定位结果表明OsTIR1定位在细胞核上。OsTIR1在水稻全生育期和各部位都有表达,在整个生育时期根茎结合处和倒一叶的相对表达量较高。OsTIR1超表达能显著促进水稻生长发育。2018年分别在海南和南京实施田间试验。与野生型相比,11个超表达株系T0代的分蘖均显著增加,且多个阳性株系的籽粒变大,最终导致超表达株系的籽粒产量显著增加。进一步的结果表明,两个氮水平下Os TIR1超表达株系T1代的籽粒产量显著高于野生型,增幅约在48%-90%。OsTIR1超表达株系T1代的分蘖进程快,穗粒数变多和千粒重变大,最终导致超表达株系的籽粒产量和收获指数显著高于野生型。OsTIR1超表达显著促进水稻对氮素吸收与利用。超表达株系能够显著提高籽粒中氮素积累;同时由于超表达株系地上部生物量显著增加,最终导致超表达株系的氮素积累量显著增加,增幅高达55%。OsTIR1超表达显著促进水稻不定根和侧根的发生。在水培条件下,与野生型相比,种子根和不定根长显著变短,不定根数目及侧根密度显著增加,其中不定根数增幅约在48%-70%,侧根密度增幅约在31%-48%。综上所述,OsTIR1与水稻根系发生、分蘖及籽粒发育有着密切关系,同时还参与氮素吸收与利用。这为阐明OsTIR1在水稻生长发育过程中的作用机制奠定基础,为培育出高产水稻品种提供理论依据。