多倍化是水稻育种的重要途径,但因减数分裂紊乱导致的低结实率一直是制约多倍体水稻育种的瓶颈。减数分裂稳定品系PMeS的成功选育,突破了低结实的难关。前期研究证实PMeS花粉育性正常并高结实;对减数分裂期PMeS与非PMeS花药蛋白质进行比较蛋白质组学分析,得到了在PMeS中显著高表达的ABC1家族成员PFS(Pollen Fertility Stability)。pfs花粉育性显著下降,减数分裂和早期花粉出现异常,关于PFS影响花粉发育的具体机理有待进一步深入研究。本实验以T-DNA插入突变体9007,9025,CG93和野生型日本晴,中花11做为研究材料,主要研究结果如下:(1)生物信息学分析显示:PFS基因位于水稻第11号染色体,CDS序列全长1146bp,该基因开放阅读框翻译得到一个全长为381个氨基酸的蛋白质序列。用生物信息学软件预测分析发现:该蛋白相对分子质量为44138.5,理论等电点PI为9.17,其前60个氨基酸可能形成跨膜结构,此外,该蛋白含有一个典型的ABC1家族结构域以及AarF结构域;其三级结构预测分析表明该蛋白由9个α螺旋和4个β链结构连接而成;(2)PS基因表达模式分析显示:该基因在花药及子房等组织中表达,而在营养体根、叶中没有表达。该基因在小孢子发育早期、中期及晚期均有较强的表达。在开花后3天和5天的早期子房里,该基因主要在胚部分优势表达,随着发育时期的推进,除了胚的部位有明显的表达外,胚乳的部分细胞也开始表达该基因。(3)突变体及回补分析表明:pfs花粉育性和结实率显著下降,减数分裂和早期花粉出现异常,基因功能补偿后恢复正常。说明PFS表达量高低与花粉发育之间存在明显的正相关性。(4)亚细胞定位分析显示:PFS基因编码的蛋白主要定位于细胞膜,说明其蛋白很可能是一个跨膜转运和能量代谢相关的跨膜蛋白。(5)转录组分析方面:对pfs和其野生型减数分裂时期的材料做转录组测序分析,结果表明,pfs相对野生型上调和下调表达的基因分别是235个和45个,其中上调差异基因的功能主要集中在分解代谢过程、胁迫响应、胞外成分和水解酶活性等方面,其所参与的代谢通路主要集中在苯丙素的生物合成和苯丙氨酸代谢等过程;下调差异基因的功能主要集中在蛋白分解代谢过程、糖类代谢过程及高分子生物合成等方面,其所参与的代谢通路主要集中在泛素化调节的蛋白水解和内质网中蛋白质的加工等过程。