水稻是世界上最重要的作物之一。在水稻籽粒中存在淀粉和蛋白质两大组分,两者的均衡分配以及淀粉的理化特性是稻米品质的评价标准。氮是高等植物所需要的最重要的矿物质营养素之一。当氮肥过量施放后,不仅会出现养分利用不充分、效率低下、影响作物的产量和粮食的品质等问题,更是存在严重的环境污染问题。另外氮素调节籽粒淀粉品质形成的分子机制目前尚未清楚。因此,除了合理施放氮肥外,开发具有提高氮利用效率的遗传品种对于可持续农业来说至关重要。水稻转录因子DNA BINDING WITH ONE FINGER 18(OsDOF18)可以介导根部对铵根离子的转运,调节水稻对氮素的吸收。在本研究中,使用以传统品种粳稻“日本晴”为遗传背景的osdof18突变体和OsDOF18-OX转基因株系作为试验材料,对成熟籽粒的外观形态品质、营养成分和淀粉理化特性进行相关研究。主要的研究结果如下:(1)当OsDOF18发生突变后,水稻根部氮素吸收能力下降,并且影响氮素在籽粒中的分布;水稻籽粒氮含量不足,发育变差,最终影响籽粒淀粉的理化特性。osdof18突变系水稻籽粒长度显著增加,总淀粉含量和蛋白质含量显著减少,但通过施氮可以使蛋白质含量增加;osdof18突变体籽粒淀粉中存在较多的小颗粒淀粉,减小了籽粒淀粉的平均粒径;表观直链淀粉含量降低;籽粒淀粉的有序度降低;支链淀粉的链长没有变化;淀粉的相对结晶度降低,无定形峰面积提高。(2)当OsDOF18过表达后,水稻籽粒的宽度显著增加,粒长不变,蛋白质含量和总淀粉含量显著增加;OsDOF18过表达植株籽粒存在较多的中大颗粒淀粉,增大了淀粉的平均粒径;表观直链淀粉含量增加;籽粒淀粉的有序度降低;淀粉的相对结晶区提高,无定形峰面积降低。(3)通过转录组分析发现,在osdof18突变体幼苗中涉及氮代谢、氨基酸代谢、代谢途径、植物激素信号转导等信号通路的基因转录水平改变。在RNA测序中发现部分与细胞分裂素通路相关的基因下调表达,在osdof18突变Z-VAD-FMK MW体幼苗中测得细胞分裂素含量上升。进一步对细胞分裂素通路转基因植株进行分析,发现在细胞分裂素通路转基因植株中,旗叶和10DAP籽粒中的细胞分裂素含量显著增加,籽粒蛋白质含量增加,在籽粒淀粉中大颗粒淀粉增多,平均粒径增加。该现象和OsDOF18过表达植株相似,因此推测OsDOF18通过细胞分裂素增大水稻的淀粉粒径。上述研究从农艺性状、生理水平上和分子水平研究了调控水稻根部氮素转运的转录因子OsDOF18,并且分析其对水稻籽粒发育和淀粉medical chemical defense理化特性的影响,加深了在农业中对氮肥施放的思考,对于水稻高产栽培和品质改良具有重要的理论意义和潜在的实际SB431542研究购买应用价值,同时为农业绿色高效生产和可持续发展提供了有效途径。