水稻产量是人们最关心的农艺性状,适宜的生育期是决定水稻高产稳产的一个重要指标,因此,选育高产而早熟的品种一直为水稻育种工作者所重视。本研究首先分析了来源于亚洲17个国家和地区的91个代表性品种的抽穗期与感光性以及产量与抽穗期之间的关系,利用以Kitaake为背景导入PA64S片段的38个近等基因系中的一个对这种关联性进行了具体分析。同时,采用图位克隆的方法对这个同时调控水稻产量、株高和抽穗期的基因QTL-qDTH7进行了精细定位,克隆了其候选基因OsPRR37。另外,对水稻中已经克隆的同时调控水稻产量、株高和抽穗期的基因Ghd7和DTH8与DTH7进行了功能性不同组合与抽穗期之间的关联分析,发现它们的不同组合与水稻的抽穗期之间存在显著的关联性。具体研究结果如下：1、利用从亚洲的17个国家和地区收集的91个具有代表性的地方栽培稻品种,在三亚、南京、北京和哈尔滨4个地点种植。通过统计分析发现,随着日照长度的延长,水稻的抽穗期逐渐延长,水稻产量与其抽穗期之间存在比较显著的关联性。2、对以粳稻品种Kitaake为背景导入籼稻品种PA64S片段的一个近等基因系QTL-qDTH7在四种日照时间不同的条件观察其表型,发现随着日照时间的延长,Kitaake和NIL-DTH7的抽穗期都延迟,但是相对于Kitaake,NIL-DTH7延迟更明显；增产也更加显著。3、利用NIL-DTH7×Kitaake的次级F2群体以及后续的F2：3群体,将qDTH7定位于第7染色体长臂末端和标记IND-36之间约114 kb的物理范围之内。通过对Kitaake和NIL-DTH7中OsPRR37的基因组进行测序比对分析,发现在两个亲本中,该基因总共有10个氨基酸发生了变异,其中在Kitaake的CCT结构域中,有一个保守的氨基酸由L变为了P。推测OsPRR37就是DTH7的候选基因,而Kitaake的CCT结构域中的氨基酸变异是可能是造成NIL-DTH7和Kitaake表型变异的最主要原因。4、为了进一步确认OsPRR37的功能,构建了OsPRR37的基因组全长互补、DTH7的自身启动子+CDS转化水稻品种Kitaake和35S启动子启动的过表达载体,转化拟南芥野生型种子Col-0。结果显示,转化基因组全长片段的转基因植株的产量、株高和抽穗期都达到了近等基因系的水平；而转化DTH7的自身启动子+CDS的转基因植株并没有获得近等基因系的表型。同时,过表达的转基因拟南芥植株无论在长日还是短日条件下,都比野生型表现出早开花的表型。5、实时荧光定量PCR分析显示,DTH7在水稻各组织中都有表达,且在叶片等幼嫩组织中表达量最高,同时其表达受到光的诱导；亚细胞定位的结果显示,DTH7定位于细胞核中,在酵母中具有转录抑制活性；DTH7的表达具有节律性,在长日和短日条件下光照后8小时后都有一个表达峰。DTH7的表达水平在Kitaake中比在NIL-DTH7中高,前者几乎都达到了后者的两倍。分析发现,长日条件下DTH7通过抑制Ehdl的表达来抑制Hd3a的表达,最终导致水稻抽穗的延迟；同时无论在长日还是短日条件下,DTH7的表达都受到PhyB的诱导。以上结果表明DTH7在水稻光周期开花途径中起着非常重要的作用。6、DTH7在水稻的茎杆及穗的发育过程中也起着非常重要的作用。DTH7通过增加初级枝梗数和次级枝梗数来增加穗粒数从而提高水稻的产量。DTH7功能的变弱或缺失会导致水稻植株茎杆变小以及各节间都明显缩短,细胞学观察表明节间组织细胞的缩短是植株矮化的直接原因。DTH7的功能变弱或缺失导致每穗粒数急剧减少,产量下降,但千粒重没有发生明显变化。7、将Kitaake和NIL-DTH7分别在不同的日长条件下进行培养,对在抽穗期通路中处于DTH7的下游基因以及DTH7进行实时荧光定量分析。结果发现,随着日照时间的延长,DTH7下游促进水稻开花的基因受DTH7的抑制而表达逐渐降低,这与其在自然条件下的表型变异是一致的。8、OsPRR37是水稻中PRRs家族基因的5个成员之一,拟南芥中的PRRs家族基因的表达存在如下的顺序表达模式：PRR9→PRR7→PRR5→PRR3→PRR1。通过对Kitaake和NIL-DTH7进行连续光照和连续黑暗处理,发现PRRs家族基因在水稻中也存在相似的顺序表达模式：OsPRR73→OsPRR37→OsPRR95(OsPRR59)→OsPRR1。9、对水稻中已经克隆的同时调控水稻产量、株高和抽穗期的基因Ghd7、DTH8与DTH7一起进行了单倍型不同组合与抽穗期之间的关联分析。发现3个基因的功能性与抽穗期表型存在显著的关联,而且在全国4个地点都有相同的趋势；同时,分析发现它们都对水稻的抽穗期有较大的贡献,三者的共同贡献比单个的都要大,说明它们在调控水稻的抽穗期上有一定的协同作用。