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水稻(Oryza sativa L.)是世界上重要的粮食作物,也是单子叶植物的模式植物。水稻是研究花发育的理想材料,与双子叶模式植物相比,水稻花序具有禾本科植物独有的结构单元一小穗,而且具有丰富的遗传与基因组资源。深入研究水稻生殖发育过程,不仅有助于深入理解水稻小穗或小花的形成机制,而且对丰富植物发育生物学知识和提高水稻产量都具有重要意义。在本研究中,克隆了一个水稻小穗发育相关基因MULTI-FLIRET SPIKELET1(MFS1),我们对其进行了表型和细胞学观察,表达模式分析以及功能验证。主要结果如下：1.mfs1突变体表型观察从EMS诱变库中发现mfS1-1和mfs1-2两个等位小穗突变体,相比而言mfs1-1突变表型更严重和丰富,以下主要描述mfs1-1突变体。开花期的mfs1-1小穗护颖退化类似于副护颖,小穗轴伸长,形成额外的外稃,内稃主体部分退化,内三轮的花器官没有发现同源转化现象但花器官数目不确定。扫描电镜显示,早期护颖原基发育迟缓和退化,部分小花形成扩大的花分生组织和两个退化的内稃原基,雄蕊发育不同步。2.MFS1遗传分析与分子定位利用三个杂交组合进行遗传分析和分子定位,杂交F,代植株表型与野生型相似,F2代植株发生分离,正常株和突变株分离比均符合3：1,表明MFS1基因受单隐性基因控制。运用SSR标记和InDel标记进行基因定位,MFS1基因被最终定位在第5染色体InDel17和InDel24之间。3.MFS1基因的克隆与蛋白质分析DNA和cDNA测序分析发现一个编码APETALA2/EREBP结构域蛋白的基因Os05g41760分别在mfS1-1和mfs1-2突变体中存在一个C-T的替换,引起了氨基酸的改变,导致蛋白质的功能变异,初步确定其为候选基因。MFS1属于AP2/ERF家族中一个功能未知的分支,蛋白质定位在细胞核内。4.MFS1基因的表达模式分析利用半定量RT-PCR,qPCR和原位杂交技术进行了表达模式分析。半定量RT-PCR和qPCR结果显示MFS1基因在根,茎,叶和花中都表达,尤其在花序早期表达强烈。原位杂交显示MFS1在分生组织和护颖原基中表达强烈,随着花器官的发育,表达量逐渐减弱。5.MFS1基因的功能验证构建MFS1基因的基因组互补载体,转化mfs1-1突变体的愈伤组织,获得转基因植株,通过GUS染色检测转基因植株。结果表明,mfs1-1突变体表型完全恢复,确定了Os05g41760基因是MFS1基因。构建MFS1基因的RNAi转基因表达载体,转化籼稻品种缙恢10号和粳稻品种中花11的愈伤组织,获得转基因植株,GUS染色、PCR检测转基因植株。RNAi转基因植株小穗表现为护颖退化,小穗轴伸长,额外的外稃状器官和内稃退化,与mfs1突变体的表型高度相似,进一步证明了OS05g41760基因是MFS1基因和MFS1基因的功能。6.MFS1调控其它花发育相关基因的表达qPCR分析和原位杂交分析结果表明,在mfs1-1突变体中,A功能基因OSMADs15表达量增加,AP2/ERF结构域基因SNB、OsIDS1和FZP表达量减少及护颖特征基因G1表达量减少。