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水稻是我国最重要的粮食作物之一,提高水稻产量对于保障我国的粮食安全具有举足轻重的作用。水稻产量主要有三大因子控制,分别为单株穗数、每穗粒数和千粒重,均是由多基因控制的复杂性状。我国当前水稻产量潜力的提高急需构建更高效的育种技术体系,而基于产量形成相关基因及其调控网络解析的分子育种已经成为突破产量育种瓶颈的有效途径。而开展分子育种的首要工作就是定位、克隆相关农艺性状的基因,以及这些基因及其复等基因之间的效应和互作关系。本研究以一个编码转醛醇酶的TAL(transaldolase-like)基因为研究对象,通过构建高产品种武运粳7号背景下的RNAi和过量表达转基因株系,结合组织形态学和生理学的研究手段,初步解析了 TAL基因调控水稻产量形成的遗传生理学基础。主要研究结果如下:1、亚细胞定位分析表明,TAL蛋白呈现普遍存在在分布的特点,同时存在于细胞膜、细胞质和细胞核上。2、TAL基因具有多效性,影响水稻植株生长发育的多个方面。从苗期到成熟期,TAL基因过量表达株系均表现出很强的生长势,而将其敲除,植株则表现弱小。3、TAL基因参与调控水稻叶片和茎秆维管束的发育过程。过量表达该基因可以增加剑叶小维管束的数目,但对大维管束数目没有显著影响,同时可以增加茎秆大、小维管束数目。而在RNAi株系中,剑叶和茎秆中大、小维管束的数目均显著下降。4、过量表达株系中,植株叶片的蒸腾速率、净光合速率和气孔导度均比对照有显著升高,而细胞间隙CO2浓度则低于对照;而在RNAi株系中则表现相反的结果。说明,过量表达TAL基因能显著提高水稻的光合作用。5、TAL基因影响多个产量性状,过量表达该基因可以使千粒重增加7.1～7.9%,使每穗粒数增加13.2～15.3%,最终使单株籽粒产量增加了 18.5～20.7%,群体产量分别增加了10.6～12.4%。相反,将该基因敲除,则造成千粒重和每穗粒数显著减少,产量也相应降低。因此该基因具有潜在的育种价值,是利用基因工程策略增加水稻产量的重要靶点。