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MADS-box基因编码花发育过程中一类非常重要的转录因子。根据双子叶模式植物拟南芥、金鱼草和矮牵牛遗传突变体的研究，科学家们提出了花发育的“ABCDE”模型。该模型认为:A、B、C、D、E代表5类不同的花器官特征基因，单独或者联合控制各轮花器官的发育。其中，E类（SEP-like）基因作为其中最基础和重要的一类花同源异型基因，其功能不仅体现在作为器官特征决定基因参与四轮花器官的形成，而且还参与了花分生组织的决定性。 水稻的小穗是由3朵小花组成，外部有2个退化的微小颖片，顶端小花可育，基部两朵小花高度退化，残余的外稃退化成护颖。护颖是禾本科植物小穗所特有的器官，护颖的进化起源和特性缺乏足够的直接分子证据，一直是科学界争论的焦点。目前，存在两种假说:一种假说认为颖片是两个变形的苞叶，不是花器官。水稻花序的小穗是由一朵小花组成，这朵小花有2对苞叶包裹，即护颖和退化的颖片;另一种假说认为护颖是基部两朵小花退化后残余的外稃退化而来。 OsMADS34基因作为单子叶模式植物水稻中5个SEP-like基因（OsMADS1/5/7/8/34）之一，其功能发生了很大的分化。我们发现了一个OsMADS34功能完全缺失的水稻新突变体材料，其表现出花序变小，分枝结构紊乱，护颖显著伸长，种子败育的表型。本论文主要研究了OsMADS34基因的功能、表达模式、系统进化、蛋白质相互作用，并分析了其在水稻小穗结构形态进化中可能的作用。 形态学和分子证据表明突变体中伸长的护颖具有外稃的特性。扫描电镜发现伸长的护颖表面粗糙，布满跟外稃一样的毛状结构，没有气孔;组织横向切片染色发现伸长的护颖具有7个维管束，并且边缘组织跟外稃一样出现内卷;外稃特征基因DROOPING LEAF(DL)也在伸长的护颖中被检测到。 RT-PCR和原位杂交实验发现OsMADS34基因在花序分生组织、分枝分生组织、小穗分生组织、护颖、雄蕊和胚珠中都有表达。在浆片、营养原基、根尖和胚中没有检测到表达。说明OsMADS34基因可能在控制花序结构、护颖发育以及种子育性上发挥作用。 进化分析表明OsM34分支的祖先基因处在正选择压力下，序列变异很快。OsM34分支蛋白序列的C末端出现了3个新的不同于其它SEP-like蛋白的保守基序:M34Ⅰ(FFQALECYPSLQ)、M34Ⅱ(PVFRGMDVNQ)和M34Ⅲ（PPPAWMA），OsMADS34蛋白可能获得了新功能。酵母双杂交实验发现OsMADS34蛋白的C末端在调控蛋白相互作用上有很重要的作用。 大颖野生稻是一种四倍体野生稻品种，具有与OsMADS34突变体伸长护颖相似的表型。通过分析克隆OsMADS34直系同源基因序列发现，大颖野生稻中的OsMADS34直系同源基因编码的蛋白序列发生变化:OgMADS34_1的MADS保守区氨基酸极性发生改变，可能影响到蛋白的功能;OgMADS34_2的C末端翻译提前终止，缺少保守基序M34Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ。OgMADS34在大颖野生稻中可能是丧失功能的。这些结果进一步说明OsMADS34基因的功能与护颖的决定性相关。 上述结果说明，尽管OsMADS34基因不影响水稻花器官的形态建成，但是参与花分生组织的决定，并且影响护颖的发育。我们的研究结果支持水稻的花序结构是由三朵小花组成的假说，护颖是由基部退化小花残余的外稃退化来的。OsMADS34参与这一进化过程，促进外稃退化成护颖。护颖不是颖片的同源器官，起源于外稃但是不具备外稃的特性，因此，我们可以把护颖称为“退化的外稃(rudimentary lemmas)”。