本发明涉及植物基因工程技术领域,具体涉及水稻OsTOE1基因的克隆及其在增加水稻穗粒数和降低水稻穗长中的应用,OsTOE1基因的核苷酸序列为序列表中的SEQ ID NO:1;其蛋白质编码区的核苷酸序列为序列表中的SEQ ID NO:2;编码的蛋白质序列如序列表中的SEQ ID NO:3所示。将OsTOE1基因的完整蛋白质编码区序列置于组成型启动子35S的控制下在水稻中超量表达,转基因植株显著增加了水稻的穗粒数和降低了水稻的穗长,表明OsTOE1基因在水稻的遗传改良中具有潜在的利用价值。本发明不仅阐述了OsTOE1基因在增加水稻穗粒数和降低水稻穗长中的作用,同时也提供了一种水稻改良的方法。