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矮化育种是我国水稻育种的一个重大突破，矮杆水稻良种的选育和推广是20世纪水稻育种中最重要的成果之一。但是，在目前我国生产上仅有少数几个水稻矮源得到了利用，而且遗传研究表明，这些矮源携带的矮杆基因主要是半矮杆基因sd-1或其等位基因。这种狭窄的遗传背景和单一基因的广泛利用潜伏着抗性脆弱的巨大风险，并限制水稻产量的进一步提高。因此，发掘、鉴定和利用新的半矮杆基因是水稻育种实践中一项非常重要的研究课题。
我国自上世纪80年代末期开展空间诱变育种以来，全国各地已先后选育出一大批优质、高产、抗病的作物新品种和新种质材料，显示出空间诱变是作为作物育种新技术、新途径的有效途径之一。本研究所用水稻材料CHA-2就是从半矮杆籼稻品种特籼占13的空间诱变后代中选育出来的稳定的矮秆突变体。与原种相比，CHA-2表现出矮秆、小粒、穗型紧凑、叶片浓绿等特点。
在实验室前期研究的基础上，本研究综合运用经典遗传学、分子生物学方法对矮杆突变体CHA-2的矮生性进行遗传模式研究和精细定位，并从CHA-2中分离、鉴定到一个新的水稻半矮杆基因iga-1，获得了仅含iga-1基因的半矮杆株系，对该基因的矮化机理进行了分析。主要研究结果如下：
1、矮生性遗传模式的研究表明：CHA-2分别与高杆籼稻惠阳珍珠早、含sd-1基因的半矮杆材料特籼占13、矮脚南特和02428杂交F1株高均超中亲值，表现十分接近高杆、半矮杆亲本，正反交表现相似。控制CHA-2的矮秆基因表现为隐性并且无细胞质效应。CHA-2与高杆籼稻惠阳珍珠早的杂交F2群体中的高秆个体、半矮杆个体和矮秆个体的分离比例符合9：6：1的分离比，表明CHA-2的矮生性受2对独立遗传的隐性半矮杆基因控制。CHA-2与含sd-1基因的半矮杆材料特籼占、矮脚南特的杂交F2代及CHA-2与特籼占13的回交一代的高矮分离表现均符合l对基因的分离规律。因此，CHA-2的矮生性状是由2对独立分配的隐性基因控制的，其中一对为与sd-1等位的半矮杆基因，另一对为与sd-1不等位的新半矮杆基因，暂命名为iga-1。这2对半矮杆基因具有相似的矮化效应，且存在着积加作用，当2种显性基因同时存在时，形成高杆植株；只有其中1种显性基因存在时，形成半矮杆植株；2对基因都是隐性时，则形成矮杆植株。并通过鉴定，从CHA-2与惠阳珍珠早的杂交F2代中获得了仅由半矮杆基因iga-1控制的半矮杆株系。
2、以CHA-2和水稻广亲和品种02428杂交，获得F2群体中912个矮株作为遗传作图群体，用于共分离分析。利用已公布的水稻SSR标记，把半矮杆基因igz-1定位于SSR标记RM6645和RM3838之间，它们的位置关系是RM6645-iga-1-RM3838，遗传距离分别为0.07cM和1.21cM，在第5染色体短臂58.77cM位置，这与水稻矮杆基因d-1基因位置基本一致。但是含iga-1的半矮杆株系平均株高80.43cm，而含d-1纯合矮杆基因的水稻ID-1株高约为30cm，因此．iga-1基因与d-1基因可能是复等位的。
3、与原种特籼占13比较，iga-1半矮杆株系表现出植株变矮、叶片变宽，茎秆和剑叶较直立，穗颈轴粗而挺直，谷粒变得小而圆，生育期提前8-10天等特点。方差分析结果表明，iga-1半矮杆株系在多个农艺性状上同时发生了正向或负向变异，其中株高明显变矮，单株穗重、穗长、第一枝梗数、谷粒长、谷粒宽、谷粒长宽比、千粒重、实粒数明显发生了负向变异，但剑叶变宽，结实率有所增大。
4、iga-1半矮杆株系矮生性研究表明： iga-1半矮杆株系地上部5个节间的长度均短于特籼占13，没有异常缩短的节间，表明iga-1是属于dn型的半矮杆基因。iga-1半矮杆株系的幼苗对外源赤霉素(GA3)敏感性实验显示，iga-1半矮杆株系对外源GA3响应较弱，外源GA3处理可以部分恢复iga-1半矮杆株系的苗高，对GA3反应敏感性强弱顺序为sd-1>iga-1。因此推测iga-1半矮杆株系是属于半显性或显性的GA不敏感矮化突变体，iga-1突变基因破坏了GA的信号传导，从而导致了iga-1株系的株高变矮。
本研究的结果表明，空间诱变能够产生一些特异的矮秆种质，获得与sd-1不等位的矮秆基因，为矮源的发掘展示了一条有效途径，这对水稻矮生资源的拓展、解决矮秆种质利用的单一性问题具有一定意义。