隐性雄性核不育基因在基础和应用研究中具有较大的价值,因此,对相关基因的功能及调控模式的研究意义重大。本研究从EMS（Ethyl methane sulfonate）突变体库中获得了一个水稻雄性核不育突变体dms1（defective microspore 1）,我们通过体式镜观察,扫描电镜观察,半薄切片观察,超薄切片透射电镜观察,荧光白检测花粉内壁几丁质,小孢子母细胞减数分裂行为观察等实验手段对dms1进行了突变表型鉴定分析;通过遗传分析和精细定位确定了候选基因,c DNA测序发现突变体存在可变剪接现象;通过亚细胞定位,RT-PCR,m RNA原位杂交分析,减数分裂相关基因表达分析,酵母转录激活活性检测,酵母双杂交验证互作蛋白等实验手段对DMS1蛋白进行了功能验证,为后续研究该蛋白的调控机理建立了坚实的基础。1.dms1的形态学分析相比于野生型,突变体dms1在营养生长时期不存在显著差异,生殖生长阶段,植株变矮,花药较小且颜色偏淡,I2-KI染色发现其无法产生有活力的正常花粉粒,成熟时期表现为穗直立,最终不能结实;利用西农1B对其授粉可结实,说明dms1是一个雌性可育,雄性不育的突变体。2.dms1的细胞学分析扫描电镜观察发现,相比于野生型,dms1花药变短,花药外壁角质层以及蜡质层变少,花药内壁乌氏体无明显差异,花粉萌发孔盖消失,周边环状结构异常膨大,花粉粒皱缩塌陷且变小。半薄切片观察发现,dms1减数分裂时期的小孢子母细胞细胞质染色较不规则,密度较低;花药发育第9期小孢子细胞皱缩,形态不规则;第10期小孢子大小不一致,形态较不规则,绒毡层细胞质染色较不规则,密度较低;成熟期花粉不填充淀粉。透射电镜发现第10期dms1小孢子细胞质缺失,绒毡层细胞质密度较低。荧光白实验表明dms1花粉内壁发育异常。小孢子母细胞减数分裂行为观察发现,dms1无法形成正常的二分体和四分体,说明突变体dms1雄配子减数分裂发生了异常。3.dms1的遗传学分析利用野生型缙恢10号和dms1杂交,产生正常可育的F1后代,将F1后代进行自交产生F2群体,在F2群体中发现存在性状分离现象,经过统计和卡方检验,发现其性状分离符合3:1的孟德尔遗传分离比(χ~2=1.629<χ~20.05,1=3.841),说明突变体dms1的雄性不育性状受一对隐形核基因控制。4.基因精细定位与候选基因的确定利用图位克隆的方法将DMS1定位在多态性SSR标记引物W6和W8之间,物理距离为123kb。区间内有20个注释基因,经过基因测序比对发现在ORF7的第13个内含子末端发生了一个碱基的替换,c DNA测序发现突变导致剪接无法正常终止,发生了可变剪接现象,最终将ORF7确定为候选基因DMS1。5.DMS1蛋白转录水平鉴定RT-PCR以及m RNA原位杂交实验表明DMS1在减数分裂时期的小孢子母细胞中特异表达;减数分裂相关基因CRC1,Os BVF1/P31comet,Os DMC1B,PAIR1,PAIR2和ZEP1在突变体中表达量均有不同程度的下调,暗示DMS1蛋白参与减数分裂调控网络。6.DMS1蛋白功能鉴定DMS1编码一个Coiled-coil结构域;亚细胞定位结果显示DMS1是一个核定位蛋白;酵母自激活验证发现其具有较强的转录激活活性,截短后活性消失;酵母双杂交发现DMS1蛋白和减数分裂基因Os BVF1/P31comet、PAIR1、ZEP1存在互作关系,表明DMS1蛋白参与减数分裂网络调控,为Coiled-coil结构域参与水稻减数分裂过程提供了证据。