水稻开花期决定水稻的地区适应性,同时影响了水稻的产量。而开花期和产量,作为两个最重要的农艺性状在现代栽培稻的驯化和进化过程中都受到了选择。水稻的开花期是复杂的数量性状,受多基因控制,在水稻复杂的开花分子调控网络中,涉及了许多含有CCT结构域的基因。在水稻中共有41个CCT家族基因,分为3个亚类:COL,CMF和PRR。其中,Hd1是拟南芥CO的同源基因同时是水稻中通过图位克隆方法分离的第一个调控开花的基因,属于COL亚类。水稻发育核心调控基因Ghd7属于CMF亚类。在调控水稻高纬度种植中起主要作用的Ghd7.1/PRR37属于PRR亚类。Hd1,Ghd7和Ghd7.1均同时控制水稻开花期,株高和产量。迄今为止已经有13个CCT家族基因被报道过,它们都调控水稻的开花,同时其中一些基因还涉及水稻产量,株高,非生物胁迫和昼夜节律调控。CCT家族基因具有丰富的自然变异,在驯化和改良过程中经历多次自然和人工的选择。几个重要CCT家族基因的等位基因显示具有地理分布特性(如Hd1,Ghd7和Ghd7.1),与产量潜力高度相关。CCT家族基因的功能鉴定和分子机制的研究将有助于完善水稻开花的调控网络,并最大限度地发挥其对水稻生产的贡献。为了更高效地鉴定更多的CCT家族开花基因,我们使用了CRISPR/Cas9技术,通过转基因创建了水稻41个CCT家族基因的突变体。在T0代突变体中,平均的突变频率接近60%,其中有10%左右的纯合或双等位突变。但不同基因产生的突变频率差异较大,这可能与基因的二级结构或靶位点的位置有关。在长日照条件下,13个已报道功能的CCT基因中只有4个在突变体中出现与之前报道相似的表型,其中Ghd7和DTH2突变体同时出现开花期和株高的表型,而Hd1和Os Col10仅出现了株高的表型。同时我们发现有4个未报道的CCT家族基因(Os CCT3,Os CCT22,Os CCT38和Os CCT41)影响水稻开花。而Os CCT41,Os CCT5和Os CCT25影响水稻的株高表型。通过q RT-PCR我们发现CCT家族基因主要具有八种基因表达模式,而基因的表达模式可能与功能冗余有关。本研究中通过亲缘关系远近构建的14组双突材料均未出现明显表型,所以CCT家族基因可能在调控水稻开花中功能冗余可能涉及多个基因。我们构建的珍汕97聚合Ghd7和Ghd8的材料在长日照条件下表现为极端晚花,但是在同样具有有功能的Ghd7和Ghd8的自然品种93-11却可以正常开花,我们利用两者杂交构建F2群体,后代中早花与晚花的比例刚好符合1:3。然后我们通过图位克隆的方法我们筛选了跨越整个基因组的120个标记并发现RM314具有多态性,同时它与Hd1紧密相关。进一步的研究结果确定导致ZS97聚合Ghd7和Ghd8后表现为极端晚花的原因就是Hd1。随后在构建的一个93-11和珍汕97的F2群体中我们发现Ghd7,Ghd8和Hd1是群体中调控开花的主效基因,同时三基因间具有显著的遗传互作。通过对多份自然栽培品种和野生稻中Ghd7,Ghd8和Hd1的测序和核酸多态性分析,确定了多种基因的单倍型。同时通过与基于开花期和产量的关联分析,我们定位到了多个与开花期相关联的SNP,而与产量相关联的SNP位点只定位到了一个Ghd7的位点。同时Ghd7,Ghd8和Hd1之间在籼稻品种中都存在着高度的连锁不平衡,而在粳稻品种中只有Ghd7和Ghd8之间存在高连锁不平衡。