通过选择理想的株型和穗型,实现产量大幅度增加,一直是水稻驯化和改良的首要目标。因此,分离克隆控制水稻株型和穗型相关基因,解析其遗传调控网络,不仅为揭示水稻驯化的分子机理提供重要参考,而且为水稻株型和穗型的分子育种奠定理论基础。在本研究中,成功克隆了水稻株型驯化基因PROG2及穗型基因CPB1,并对其功能进行了初步分析。主要研究结果如下:（1）前期利用以籼稻品种桂朝2号为遗传背景的江西东乡普通野生稻渗入系SIL40,将水稻株型驯化基因PROG2（PROSTRATE GROWTH 2）精细定位于水稻第7染色体短臂一个约9.2kb的物理区间内,并发现在该定位区域内栽培稻存在一个约113kb的染色体片段丢失。在此基础上,通过基因候选和遗传转化试验,成功克隆了PROG2基因。该基因编码一个C2H2型锌指蛋白转录因子,并在C末端携带一个类EAR基序。与对照相比,携带野生稻PROG2的转基因植株株高矮化、分蘖角度和分蘖数增加、穗枝梗数和穗粒数减少、单株产量显著降低。利用酵母系统和双荧光素酶报告基因系统分析PROG2的转录活性,结果表明C末端的类EAR基序决定其转录能力。体外基因互作分析结果表明,PROG2基因可能通过调控生长素合成和油菜素内酯信号转导途径,进而影响株型和产量。通过比较野生稻和栽培稻品种PROG2基因及其所在染色体区间核苷酸序列及其多样性发现,所有的栽培稻品种具有完全一致的染色体缺失类型,并且在缺失端口两侧存在一个约600kb的选择性清除区间。研究结果表明,携带PROG2基因染色体片段的缺失在水稻驯化过程中是单起源的,并且受到了强烈的人工选择。（2）从籼稻品系CP78的EMS突变体库中筛选出一个枝梗簇生突变体cpb1（clustered primary branch 1）。与野生型相比,cpb1突变体主要表现为株高矮化、一次枝梗簇生、籽粒变小、产量下降。通过图位克隆策略成功分离了 CPB1基因。结果表明,该基因即DWARF11（D11）基因,编码一个细胞色素P450蛋白,参与油菜素内酯的合成。CPB1/D11同源基因序列比对发现,cpb1突变位点所导致的氨基酸替换（His360Leu）位于蛋白序列高度保守区域,推测该突变导致了一次枝梗簇生的形成。在cpb1突变体背景下过表达CPB1/D11基因不仅能够恢复水稻正常的穗型和株高,还能表现出比野生型植株更大的叶夹角和籽粒。此外,利用穗部特异启动子驱动CPB1/D11基因的表达获得的转基因植株,能够在不影响水稻其它优良农艺性状的条件下,显著提高籽粒大小和单株产量。以上研究结果不仅证明了CPB1/D11基因特异位点突变能够影响水稻穗型和籽粒发育,而且发现利用穗部特异启动子操控CPB1/D11基因的表达有望应用于水稻分子育种。