近年来,良好的株型被认为是水稻高产的重要因素,水稻地上部株型发育受到了育种家和科学家的广泛关注,能够为解决世界粮食安全问题另辟蹊径。而水稻地上部器官主要包括茎秆、叶片、穗型和籽粒等,茎秆的长短能够对植株株高造成直接影响,粗壮程度会对抗倒伏性有一定影响,叶片的大小影响植株的受光面积,三者均可对水稻植株的产量造成直接或间接的影响。因此了解水稻地上部器官的遗传模式和发育机制对丰产具有重要意义。本研究中我们从水稻恢复系缙恢10号（Jinhui10）的突变体库中获得了一个地上部分器官变大的突变体,并将其命名为eao1（Enlarged aerial organs 1）。对eao1进行了表型和组织学观察、开展了基因定位、图位克隆、表达分析、蛋白结构分析和功能分析等研究。具体结果如下所示:1.eao1是一个地上部器官变大的突变体观察成熟期野生型和突变体表型发现eao1与Jinhui10相比,植株增高,进一步分析节间数和节间长度发现eao1节间数目增多、节间长度增长;对节间直径测量发现突变体的各节间直径要宽于野生型,茎秆较为粗壮;观察叶片发现突变体功能叶长度与野生型无明显变化,但是宽度则明显宽于野生型;相关的农艺性状数据表明突变体与野生型相比一次枝梗数数量无变化,但是二次枝梗数数量增多,此外,突变体有效穗和结实率均下降。2.细胞增多导致突变体eao1茎秆变粗、叶片变宽为了探究eao1突变体地上部器官变大的主要缘由,本研究对野生型和突变体的节间和叶片进行了石蜡切片、冷冻切片和扫描电镜分析。结果发现eao1节间横切面整体比野生型大,维管束数目增多、面积变大,且维管束中木质部细胞、韧皮部细胞、维管束鞘细胞和薄壁细胞数目明显增加;eao1叶片细胞层数增多,细胞数目增加,叶片中大维管束和小维管束的数目没有差异,但是两个大维管束之间的间距发生了变化,维管束之间的细胞数目增多。3.EAO1基因遗传分析和分子定位利用西达1B和突变体eao1进行杂交,第一代杂交表型与亲本相似,第二代群体中正常株:突变株系满足3∶1分离比,表明eao1突变体受隐性单基因控制。利用F2中的突变群体初步定位8号染色体上的EAO1基因,在F4-3和F4-4两个分子标记之间,物理距离为157kb。4.EAO1候选基因克隆和转基因验证对该区间内的26个注释基因的DNA序列进行测序,结果发现其中有一个注释基因在第一外显子的第269个碱基处有一个G到A的替换,使得氨基酸发生了改变即编码的甘氨酸变成了谷氨酸,因此初步将该基因确定为EAO1的候选基因。为了验证该候选基因就是我们寻找的突变基因,构建了p CAMBIA1301-EAO1互补载体,进行基因组互补实验。对成熟期转基因植株表型观察发现,互补转基因植株的株高、叶片等相关性状都恢复到野生型水平,随后对目的基因的突变位点进行测序发现,在转基因植株中突变位点是正常碱基和突变碱基的杂合位点。以上结果均表明突变体eao1的突变表型是由该基因突变造成。5.EAO1组成型表达、编码蛋白位于细胞核内对野生型和突变体抽穗期各个部分的表达情况进行分析,半定量和QPCR结果均表明EAO1在水稻植株内各个组织内均有表达。通过将EAO1的全部编码序列融合到绿色荧光蛋白（GFP）N端,并转化到烟草叶片内,发现能够在细胞核内探测到绿色荧光信号,说明EAO1是一个核蛋白。6.EAO1与Os TCP5和Os TCP12相互作用毒性验证实验发现p GBKT7-EAO1、p GADT7-TCP5和p GADT7-TCP12重组质粒均无毒性;自激活验证表明EAO1蛋白的TPR结构域没有自激活活性;酵母双杂交实验发现所有的验证组合在SD-Trp-His-Ade-Leu的缺陷性培养基上只有p GADT7-TCP5/p BD-EAO1、p GADT7-TCP12/p BD-EAO1和阳性对照正常生长,表明EAO1的TPR结构域能够与Os TCP5和Os TCP12相互作用,从而行使功能。Bi FC实验结果发现,EAO1-YC融合蛋白能够与YN-Os TCP5或YN-Os TCP12在本氏烟草叶片的细胞核内被检测到YFP信号,表明EAO1的TPR结构域确实能够与Os TCP5和Os TCP12相互作用。