谷氨酸脱羧酶(Glutamate decarboxylase,GAD)广泛存在于植物、动物、微生物中,主要负责在GABA(Gamma-aminobutyric acid)支路中将谷氨酸脱羧转化为γ-氨基丁酸,是GABA支路中重要的限速酶。目前,GAD家族已被报道在拟南芥、番茄、BI 10773说明书甜瓜等植物的生长发育中具有调控作用,但GAD家族成员是否调控水稻籽粒等性状的生长发育,及其调控机理是什么,有待进一步探究。本文以OsGAD2为研究对象,明确了OsGAD2在水稻中表达的基本特征,创建了OsGAD2过量表达转基因纯合水稻,结合实验室已有的OsGAD2敲除突变体水稻,重点分析了OsGAD2对粒形、粒重、萌发率等水稻籽粒性状的调控作用。为进一步解析OsGAD2在水稻生长发育过程中的作用及其作用机制奠定基础,为开展分子设计育种培育优良水稻品种提供依据。主要结果如下:1.明确了OsGAD2在水稻中表达的基本特征GUS染色结果表明,OsGAD2在水稻P7和P8期的颖花、授粉后第1和第20天的种子中表达量较高,在P6期的颖花中表达量较低,在水稻幼苗的根、茎和叶中表达量微弱。亚细胞定位分析结果显示,OsGAD2主要在细胞核中表达。2.创建了OsGAD2过量表达和功能回补转基因水稻分别以野生型水稻中花11和OsGAD2敲除突变体为遗传背景,利用RT-PCR和水稻遗传转化等技术Avian biodiversity,创建了3个可用于后续实验的OsGAD2过量表达T_2代转基因纯合水稻株系,以及14株OsGAD2敲除突变体功能回补转基因T_0代植株。3.OsGAD2正调控水稻结实率成熟期结实率分析结果显示,与对照相比,OsGAD2敲除突变体水稻的结实率显著降低了13.1-18.0%,OsGAD2过量表达水稻的结实率则显著升高了19.1%以上,说明OsGAD2基因对水稻结实率具有正调控作用。4.OsGAD2调控水稻籽粒大小成熟期水稻籽粒考种结果表明,与对照相比,OsGAD2过量表达水稻籽粒的粒长、粒宽、粒厚和千粒重变化均较小,但单株产量上升了32.7%以上;OsGAD2敲除突变体的粒宽变化较小,粒长显著变长了8.4-9.0%,粒厚显著变薄了4.5-6.2%,单株产量下降了13.1%-31.0%,千粒重变化不显著。5.OsGAD2调控水稻籽粒萌发、种子活力和幼苗生长籽粒萌发、种子活力和幼苗生长实验结果表明,与对照相比,OsGAD2敲除突变对水稻籽粒萌发率和种子活力影响相对较大,OsGAD2过表达对水稻籽粒萌发率和种子活力影响相对较小,OsGAD2对水稻幼苗生长具有负调控作用。6.水稻籽粒中GABA含量和OsGAD酶活性的变化与对照相比,浸泡24 h的OsGAD2敲除突变体水稻籽粒中的OsGAD酶活性和GABA含量均显著降低,而浸泡24 h的OsGAD2过量表达转基因水稻籽粒中的OsGAD酶活性和GABA含量均显著升高,说明OsGAD2对水稻籽粒中的GABA含量具有正调控作用。7.OsGAD2对稻米品质MK-1775的影响与对照相比,OsGAD2敲除突变显著提升了水稻籽粒的粘稠度和垩白粒率;OsGAD2过量表达在显著提高了水稻籽粒直链淀粉含量的同时,还显著降低了水稻籽粒的垩白粒率。