GRAS家族是植物特有的一类转录因子家族,含有五个保守的结构域:LHRI、VHIID、LHRII、PFYRE和SAW。研究表明GRAS基因参与调控许多基本的细胞代谢和生长发育过程,如根的径向发育、GA信号转导、光敏色素信号转导、顶端分生组织的维持、侧枝起始、根瘤形成、BR信号转导等。但是由于GRAS家族成员较多,而目前已经进行功能分析的GRAS基因又很有限,需要我们对更多的成员进行克隆和研究,才能更加深入理解GRAS家族基因在植物生长发育和基础代谢等过程中的作用。　　 我们对13个水稻GRAS基因进行RNA干扰和过量表达构建,并利用农杆菌介导的遗传转化手段获得了大量的转基因水稻株系。其中,Os19和Os31两个GRAS成员的转基因植株出现非常显著的表型改变,所以选择它们进行深入的功能分析。　　 Os19RNAi转基因水稻表现为半矮生,叶片直立,叶色深绿,茎秆变短增粗,衰老延迟,并伴有直立穗表型。反之,Os19过量表达植株则出现叶角增大,叶色浅绿,茎秆变细,衰老提前,穗粒变长等表型。在细胞学水平上,Os19RNAi植株穗轴细胞排列紊乱,细胞变小,维管束增大；Os19过量表达植株穗轴细胞排列规整,维管束变小。在转录水平上,Os19主要在水稻幼嫩组织的维管束中表达。油菜素内酯敏感性实验表明,Os19RNAi转基因植株对BL响应显著减弱,说明Os19是水稻油菜素内酯信号转导通路的正调控因子。在分子水平上,BL处理能够导致Os19蛋白质的积累,有意义的是MG132处理也能产生同样效果,暗示着Os19能被26S蛋白酶复合体降解,而BL则增加Os19的蛋白稳定性。为了分析Os19在BR信号通路中的作用,我们在OsBRI1突变体d61-1中过量表达Os19,发现该转化能够部分恢复d61-1表型,确证了Os19在水稻油菜素内酯信号转导过程中的正调控功能,也表明Os19和OsBRI1位于同一条通路或者两者共享下游某一共同组分。序列分析发现拟南芥基因组编码两个Os19同源基因,At5g66770和At3g50650。Os19和这两个同源基因蛋白质氨基端前25个氨基酸异常保守,而这25个氨基酸在其他GRAS蛋白中则不存在,暗示着这一保守序列对Os19以及它的同源基因执行生物学功能是必须的。为了阐述这一问题,我们在日本晴背景下过量表达缺失N端25个氨基酸的Os19,发现该转化并不能模拟过量表达全长Os19的转基因植株表型。与此一致的是,在d61突变体中过量表达缺失N端25个氨基酸Os19,对突变体也没有产生任何表型上的影响,证明N端25个氨基酸为Os19执行生物学功能所必需。这25个氨基酸并不影响Os19的亚细胞定位,但是BL和MG132处理都不再导致缺失N端25个氨基酸的Os19在植物体内的积累,也为该保守序列的功能提供了初步的分子证据。　　 Os31RNAi转基因植株在自然日照条件下几乎无法抽穗,而融合GFP的Os31过量表达植株则表现出显著的花期提前表型。转录水平上Os31在幼嫩的叶片、叶鞘与茎的连接处以及早期雄蕊中有较强表达,这种表达模式具有很强的特异性。通过分析水稻光周期途径组分在Os31转基因植株中的表达变化情况,我们发现Ehd1及其下游Hd3a家族成员和OsMADS14在Os31RNAi转基因植株中几乎完全丧失表达,表明Os31通过促进Ehd1的表达实现控制水稻开花时间的功能。另一方面,Os31又是miR171的靶基因,miR171i的过量表达植株能够模拟Os31RNAi转基因植株极度晚花表型,因此,Os31的表达量受到miR171的调控,这种关系为水稻在合适时间开花提供精确的控制机制。　　 水稻是最重要的粮食作物之一,是全球半数以上人口的粮食来源。我们以水稻作为模式植物研究GRAS基因功能,并阐述了两个GRAS基因Os19和Os31在水稻油菜素内酯和开花时间调控过程中的作用,为水稻株型和品种的改良提供了重要的理论和应用价值。