生物钟是生物在漫长的进化过程中由于环境周期性的变化形成的一种内源性调节机制,能够使生物体更好的适应环境,并且有效的利用有限的环境资源。在植物中,生物钟影响着植物生长发育、开花、响应胁迫等一系列重要过程。目前植物生物钟的机理研究主要是针对模式植物拟南芥开展的,而其他植物尤其是作物植物的生物钟结构以及对重要生理环节的调控机制并不明确。因此,这方面的研究可以为指导分子育种提供理论依据,对改善农作物性状具有重大意义。本文以水稻为主要研究对象,对水稻中与拟南芥生物钟核心振荡器基因At TOC1高度同源的水稻基因Os TOC1进行克隆并且对其功能进行研究。结果如下:1、对水稻生物钟基因Os TOC1序列分析发现它与拟南芥高度同源,主要的结构域高度保守。为了研究Os TOC1的功能,首次构建了Ubi启动子过表达,RNAi干扰,雌二醇诱导过表达,雌二醇诱导RNAi以及自身启动子表达的水稻转基因株系。除此之外,还首次利用CRISPR/Cas9技术构建了水稻Os TOC1基因敲除突变体。2、为了实现对水稻生物钟的检测,并探索水稻核心振荡器的结构与功能,本实验首次构建融合Oscab1R基因启动子的Oscab:LUC转基因植株,并用于观测水稻节律的荧光检测平台。3、水稻生物钟在全光照条件下节律迅速变弱甚至消失,在全黑暗条件下能够明显观测到生物节律,与拟南芥中明显不同。4、Os TOC1过表达之后水稻的生物钟整体受到明显影响,在Os TOC1过表达转化植株中节律丧失,与拟南芥At TOC1过表达生物钟表型相同,因此可以推论Os TOC1是水稻生物钟的核心调控因子之一,并与拟南芥At TOC1作用模式类似。5、Os TOC1过表达之后对水稻农艺性状产生了重要的影响,导致单株穗重降低,株高变矮、千粒重降低、饱实率降低。