卷叶在水稻育种中是一个重要的农艺性状。适当的卷叶效应被证明能够有效的提高光合作业和作物产量。类受体胞质激酶RLCKs(Receptor-like cytoplasmic kinases)是植物中超大家族类受体蛋白激酶RLKs(receptor-like kinases)中的一类,在植物发育与应激反应过程中起着十分重要的作用。然而,在水稻中的功能研究甚少。本研究中,我们分离鉴定了一个参与调控叶片卷曲的类受体胞质激酶基因LRRK1(Leaf rolling receptor-like cytoplasmic kinase1),并对其如何调控卷叶进行了一系列研究。具体研究结果如下:(1)构建表达载体质粒pCAMBIA1301-ZRRK1,并通过农杆菌介导的转化法转入粳稻品种Kitaake。利用qRT-PCR鉴定到19个LRRK1过量表达的转基因株系,挑选出mRNA水平表达量较高的两个株系Ubi::LRRK1-22和Ubi::LRRK1-27做后续深入研究。过表达LRRK1转基因植株从幼苗期开始至成熟期都表现出明显叶片内卷的表型,而LRRK1的缺失突变体lrrkl没有明显的叶片卷曲表型。(2)LRRK1属于RLCK-XV家族,LRRK1有1104个核苷酸,编码367个氨基酸,在69-340氨基酸区域只显示一个胞内激酶结构域,没有跨膜结构域和胞外域。同源比对结果发现,LRRK1在水稻中有一个同源蛋白OsRLCK1(OC02g09359),相似性为 54.4%,在拟南芥中有两个 AtRLCK1(Atlg52540)和 AtRLCK2(At3g15890),相似性分别为54.0%和50.7%。(3)通过合理密植实验发现,虽然LRRK1过表达转基因株系在合理密植条件下与野生型相比结实率降低,但是分蘖数增多,而株高、千粒重以及单株产量并无明显差异。(4)通过石蜡切片与甲苯胺蓝染色发现,与野生型相比,LRRK1过表达植株由于泡状细胞变小,并且泡状细胞的含水量也减少。尽管如此,lrrk1在泡状细胞大小和含水量方面与野生型相比没有明显差异。(5)为了研究LRRK1调控叶片卷曲的分子机制,我们利用qRT-PCR分析了调控卷叶相关基因在野生型和LRRK1过表达株系中的表达量变化。与野生型相比,LRRK1过表达株系中负调控泡状细胞发育的基因表达量上调,而正调控泡状细胞发育的基因表达量下调。而这些基因在lrrkl插入突变体中表达水平没有存在明显差异。这些结果表明LRRK1可能通过影响调控泡状细胞相关基因的表达来调控水稻卷叶的发生。(6)亚细胞定位结果显示LRRK1-YFP主要定位于细胞膜。LRRK1pr。::GUS转基因植株的GUS染色结果发现,LRRK1主要在在两天的幼苗、叶片、幼根、茎以及幼穗中有表达。Western blot结果显示LRRK1在体存在被磷酸化状态。综上所述,LRRK1可能通过影响与泡状细胞发育相关基因的表达,负调控泡状细胞的发育,导致LRRK1过表达株系的叶片发生内卷。叶片适度卷曲可以使叶片直立而不披垂,改善群体透光率。合理密植实验结果显示,LRRK1过表达株系的有效穗比野生型要显著增多,说明LRRK1可能通过调控卷叶,改善了群体的透光率,增加了有效穗的数目。因此,这些发现表明LRRK1在水稻叶片形态发育中发挥着重要的作用,尤其作用于调控叶片的卷曲,LRRK1作为调控水稻卷叶的候选基因可以用于水稻育种。