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水稻是人类赖以生存的主要粮食作物之一，提高产量是当今水稻育种的首要目标。粒重、每穗粒数和每株穗数是决定水稻产量的三个组成部分，其中粒重又由粒长、粒宽、粒厚和谷粒充实度决定。目前关于粒长基因的研究稍显滞后，真正分离到的粒长基因还很少。 在本课题组前期的研究中，发现水稻基因OsSGL具有推定的DUF1645保守结构域，过表达OsSGL提高水稻的粒长和粒重，导致谷粒产量的显著增加。本研究分别从高粱、玉米和水稻日本晴中克隆了与水稻粒长基因OsSGL有一定相似性的功能未知基因SbSGL、ZmSGL和OsSGL2，并分别将它们导入籼稻中表达，发现这三个基因均可以引起转基因籼稻粒长、粒重显著增加。组织细胞学分析表明转基因植株粒长、粒重的增加是由于细胞数量和细胞大小的增加所致。基因表达分析显示转基因植株中一些调节谷粒大小和细胞周期相关基因表达活性受SbSGL与ZmSGL的影响，从而调节水稻谷粒大小。生物信息学分析发现SbSGL、ZmSGL、OsSGL和OsSGL2基因均含有DUF1645保守结构域，表明DUF1645结构域很有可能与调控谷粒大小的功能相关。主要研究结果如下: 1.SbSGL、ZmSGL、OsSGL2与粒长基因OsSGL的序列同源性较低。与OsSGL的编码序列比对，SbSGL基因与其同源性为62.3％，ZmSGL与其同源性为62.1％，OsSGL2与其同源性为55.7％。 2.转SbSGL基因水稻谷粒增长增重。SbSGL基因(GenBank登陆号XM_002453222.1)位于高粱第4号染色体上，mRNA大小为846bp，无内含子，编码包含281个氨基酸残基的蛋白。SbSGL蛋白序列具有推定的DUF1645保守结构域。SbSGL转基因水稻与野生型的分蘖数和每穗粒数无显著性差异，与野生型的株高、穗长、粒长、粒宽、粒长宽比和千粒重均存在显著性差异。T1和T2代转基因水稻的谷粒均增长增重，其中T2代L-3的粒长和粒重分别增加了14.2％和16.7％。SbSGL转基因水稻的胚乳鲜重和干重分别增加，颖壳的内层薄壁细胞数量增多、细胞面积增大，穗中与谷粒大小和细胞周期有关基因的表达水平发生变化。 3.转ZmSGL基因水稻谷粒增长增重。ZmSGL基因(GenBank登陆号KT626002)位于玉米第4号染色体上，无内含子，编码序列大小为810bp，编码包含269个氨基酸残基的蛋白。ZmSGL蛋白序列具有推定的DUF1645保守结构域，预测该蛋白为富含脯氨酸的类受体蛋白激酶PERK7。ZmSGL转基因水稻与野生型的株高、分蘖数、剑叶长和宽、穗长、粒宽和粒厚无显著性差异。与野生型的每穗粒数、粒长、粒长宽比和千粒重均存在显著性差异，其中L-3的粒长和粒重分别增加了10.6％和8.4％。转基因水稻小穗颖壳中的细胞数量和细胞大小增加，幼穗中CDKA1、CYCA2;1和CYCB2;1等细胞周期基因的表达水平升高。 4.转OsSGL2基因水稻谷粒增长增重。OsSGL2基因(GenBank登陆号XM_015770529.1)位于水稻第1号染色体上，无内含子，mRNA大小为1349bp，编码序列大小为747bp，编码包含248个氨基酸残基的蛋白。OsSGL2蛋白序列具有推定的DUF1645保守结构域。OsSGL2转基因水稻与野生型的株高、穗长、粒宽和粒厚无显著性差异。与野生型的分蘖数、剑叶长、剑叶宽、每穗粒数、粒长和千粒重均存在显著性差异，其中L-3的粒长和粒重分别增加了7.0％和15.6％。 5.四个基因SbSGL、ZmSGL、OsSGL和OsSGL2均可引起水稻谷粒极显著增长增重，四个基因均含有DUF1645保守结构域，表明DUF1645结构域可能有调控谷粒大小的功能。