叶片是水稻光合作用的最主要器官,对产量和品质形成具有十分重要的作用。叶片通过光合作用将二氧化碳转化为有机物,来促进植物的生长发育。适当的增加叶片面积,有利于叶片进行光合作,提高CO2利用率,从而增加水稻产量。因此,研究调控水稻叶片宽度发育的分子机制具有重要意义。本论文中,我们克隆了一个水稻叶片变宽基因WIDE LEAF 1（WL1）,对突变体表型进行详细的观察和组织学分析,对WL1基因进行图位克隆、表达模式分析、蛋白功能分析,并对WL1调控叶片宽度的分子机制进行分析。结果如下:1.wl1突变体表型观察与组织学分析相较于野生型西农1B,wl1突变体在整个生育期叶片逐渐变宽,达极显著水平,但叶片的长度无明显变化。组织学分析发现,wl1突变体大维管束之间的小维管束数目极显著增多,且两个相邻小维管束之间的间距极显著增大。进一步对叶原基进行分析发现,wl1突变体的茎顶端分生组织大小与野生型没有显著差异,但突变体的P1、P2和P3叶原基宽度和面积均极显著增加。2.WL1基因的克隆与转基因功能验证对定位区间可能性相关注释基因的DNA和c DNA测序分析发现,一个编码C2H2锌指蛋白的基因LOC＿Os03g57240,在突变体wl1编码区中存在一个C碱基到T碱基的突变,对应密码子由谷氨酰胺突变成终止密码子,导致编码氨基酸提前终止。初步推断LOC＿Os03g57240基因是WL1基因的候选基因。进一步构建了包含LOC＿Os03g57240基因全长序列的互补载体和一个包括部分保守LOC＿Os03g57240 c DNA片段的干涉载体,互补载体转入wl1突变体中,阳性转基因植株突变表型完全恢复,干涉载体转入西农1B中,阳性转基因植株LOC＿Os03g57240基因的表达量明显下调,且叶片变宽。以上结果证明,LOC＿Os03g57240基因是WL1基因。3.WL1基因的表达模式分析利用q PCR分析WL1基因在同一时期不同部位组织中的表达模式,结果显示,WL1基因在根、茎、叶、叶鞘、穗中均有表达,尤其在叶片中表达强烈,叶鞘次之。原位杂交结果表明,WL1基因主要在茎顶端分生组织和叶原基中表达,随着叶原基的分化发育,WL1基因信号主要集中在维管束原形成层。在成熟叶片中,WL1基因信号主要集中在维管束中。4.WL1蛋白功能分析进化树分析结果显示,WL1基因编码一个C2H2锌指蛋白,在单、双子叶中具有高度保守性。WL1蛋白包含3个结构域,从N端到C端依次是Lx Lx L EAR结构域、C2H2锌指结构域和DLNxx P的EAR结构域。5.WL1调控叶片宽度的分子机制分析细胞周期相关基因His4基因和CDKB2基因在wl1突变体叶原基中的表达频率明显增强,说明wl1突变体叶片变宽与细胞分裂增强有关,因此,推断WL1可能通过调控细胞周期相关基因的表达,从进而调控叶片宽度的发育。酵母自激活试验表明WL1蛋白具有转录激活活性,N端EAR结构域是转录激活活性所必须的。酵母双杂交结果表明N端和C端EAR结构域均可与辅抑制因子TPR互作,说明WL1蛋白可能通过与TPR相互作用,调节水稻叶片宽度的发育。