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细胞分裂素（cytokinin,CK）是调控植株正常生长发育的重要激素,在延缓叶片衰老和调控作物产量等方面具有积极作用。细胞分裂素氧化酶（cytokinin oxidases/dehydrogenase,CKX）是植物体内CK氧化代谢途径的专一降解酶,调控CKX基因的表达能够显著调节植株内源CK水平进而影响植株正常生长和发育。水稻（Oryza sativa）细胞分裂素氧化酶OsCKXs家族至少有11个成员,但与衰老相关的OsCKX基因至今未被报道。本研究在已获得水稻OsCKXs家族突变体的基础上,利用反向遗传学的方法,从中筛选与叶片衰老和水稻产量密切相关的水稻突变体osckx11,并通过分子生物学和生理生化等技术手段对其基因功能进行研究。具体研究结果如下:（1）OsCKX11具有调控叶片衰老的功能。对水稻OsCKXs家族成员所有突变体叶片进行离体处理以及植株表型观察,发现osckx11突变体叶片具有延缓衰老表型,突变体叶片叶绿素含量、Fv/Fm值以及净光合速率较同时期野生型植株显著上升。此外,DAB和NBT染色结果显示该突变体叶片活性氧含量较野生型低。（2）OsCKX11具有调控水稻穗粒数的功能。大田正常生长的osckx11突变体稻穗变大,对相关农艺性状进行统计,突变体单穗穗粒数增加14.1-28.7%,单株穗粒数增加20.4-26.1%,一级枝梗数增加19.1-22.5%。原位杂交实验表明该基因在一级枝梗原基、小穗原基中表达量高。尽管突变体结实率略有下降,但单株产量较野生型显著增加约10.6-15.9%。（3）OsCKX11表达模式与蛋白亚细胞定位分析。为进一步阐明OsCKX11基因功能,对该基因进行表达模式分析。结果表明,OsCKX11基因在早期衰老的叶片以及15 cm穗中表达量最高,其次是晚期衰老的叶片以及根,在未衰老的叶片以及茎中表达量较低。在水稻整片剑叶中,OsCKX11基因在叶片中部表达量最高。此外,OsCKX11是该家族中唯一没有信号肽的成员,水稻原生质体实验证明其定位于细胞质中。（4）OsCKX11体外酶活性检测。OsCKX11蛋白进行体外重组表达并纯化,以实验室现有7种不同形式的CK为底物进行体外酶活反应。通过HPLC检测技术对酶活反应前后底物消耗量进行检测,计算酶活反应速率。结果显示,OsCKX11对7种CK均有活性,但对顺式玉米素（cis-Zeatin,cZ）和反式玉米素（trans-Zeatin,tZ）活性最高。对上述两种底物酶活反应动力曲线进行测定,对tZ的Km值为36.07±2.855μM、Kcat值为0.64 s-1,对cZ的Km值为28.35±5.701μM、Kcat值为0.51 s-1。因此,OsCKX11对cZ亲和能力高于tZ,但对tZ的转换率高于cZ。（5）osckx11突变体CK含量测定。利用液相色谱-质谱系统对osckx11突变体幼叶和早期衰老剑叶CK含量进行检测,突变体幼叶cZ、tZ以及异戊烯腺嘌呤（isopentenyladenine,i P）含量较野生型显著升高,突变体早期衰老叶片7种形式CK均升高并以tZ、cZ和iP升高最为明显。（6）OsCKX11延缓叶片衰老与脱落酸（abscisic acid,ABA）密切相关。激素处理实验证明,OsCKX11受ABA诱导表达。对osckx11突变体和野生型植株叶片ABA含量进行测定,突变体叶片ABA显著低于野生型植株。ABA代谢相关基因表达检测结果显示,突变体中与水稻ABA合成相关基因OsNCED表达量较野生型显著低,而水稻ABA降解相关基因OsABA8ox表达则下降。综上所述,OsCKX11不仅作用于水稻“源”叶,功能缺失导致叶片衰老延缓、水稻光合时间延长以及叶片光合速率增强,而且增强水稻“库”容量,显著增加水稻穗粒数以及单株产量。此外,我们还发现ABA参与OsCKX11调控叶片衰老,该基因本身受ABA诱导,同时又能够调控水稻内源ABA水平。因此,对OsCKX11生物学功能研究,有助于进一步揭示CK延缓叶片衰老的机制,也为将来培育高产水稻提供相关理论基础。