本研究以3对烟草雄性不育系(MS中烟90、MS云烟85、MSK326)及其相应保持系(中烟90、云烟85、K326)为材料,通过对烟草不育系与保持系线粒体F0-ATP合酶的4个亚基基因(atp9、atp6、orf25、orfB)基因水平的差异、RNA编辑位点的差异、蛋白质水平各级结构的差异以及4个亚基基因编码蛋白的相互作用进行研究,探讨了这几个方面与烟草雄性不育之间的关系。主要研究结果如下:在基因水平上,3对材料中4个目的基因的测序后,经过对比不育系与保持系中的相对应的目的基因序列,结果发现,与保持系相比,不育系中atp9、atp6、orf5和orfB基因序列都存在碱基突变,且每个基因所测序的9个不育系样品的突变位点均保持一致。其中,atp9和orfB基因均存在1个碱基突变位点、atp6基因有6个碱基突变点、orf25基因有2个碱基突变位点。在这些碱基突变位点中,除了atp9基因的第126位点、atp6基因的第253和768位点的碱基突变为同义突变外,4个基因其余碱基突变位点都导致了该位点所编码的氨基酸变化。因此推测,除atp9基因以外,烟草雄性不育系线粒体中F0-ATP合酶的另外3个亚基基因中的其中一个或者几个或者全部基因的基因突变很可能成为导致烟草细胞质雄性不育产生的重要原因之一。在RNA编辑水平上,4个目的基因cDNA测序后,将3对不育系及其保持中4个目的基因cDNA序列与其对应的DAN序列比较,获取编辑位点,结果显示,不育系atp9基因转录本有8个位点发生编辑,这8个编辑位点和保持系中的完全一样,但与保持系相比,不育系atp9基因缺失了 2个编辑位点;保持系atp6基因转录本有6个点位发生了编辑,而不育系atp6基因没有一个位点发生编辑;不育系orf25和orfB基因转录本分别有10和4个位点发生了编辑,但它们均和保持系发生的编辑位点一致,二者间没有变化。以上4个目的基因中RNA编辑方式均为C→U(T)的替换,编辑位点大多数都发生在密码子第一和第二位点,且都导致了该位点密码子编码的相应氨基酸变化,而发生在密码子第三位点的少数编辑位点对氨基酸的变化没有影响。因此得出结论:烟草雄性不育系和保持系线粒体F0-ATP合酶中atp9和atp6基因编辑位点存在的差异可能与烟草细胞质雄性不育的产生有很大关系,而在不育系和保持系中,orf25和orfB基因编辑位点并无差异,因此,单从RNA编辑上考虑,orf25和orfB基因编辑可能与烟草细胞质雄性不育的产生没有直接联系。在蛋白质水平上,通过生物信息学方法对不育系和保持系中4个目的基因编码蛋白各级结构进行分析,结果显示,在一级结构上,不育系atp9、atp6、orf25和orfB基因编码蛋白的氨基酸亲水性均比其相对应保持系目的基因蛋白的氨基酸亲水性强,分子量和等电点与保持系相比都存在不同的差异。在二级结构上,与保持相比,不育系atp9基因编码蛋白中的α螺旋和β转角减少,β折叠和无规则卷曲增加;不育系atp6基因编码蛋白中的a螺旋和无规则卷曲增加,β折叠和β转角减少;不育系orf25基因编码蛋白中的无规则卷曲增加,β折叠减少,α螺旋和β转角无变化;orfB基因编码蛋白中的α螺旋和无规则卷曲增加,β折叠和β转角减少。在预测的结构域和三级结构中,与保持相比较,除不育系atp6基因编码蛋白的三级结构在N端缺失一小部分α螺旋以外,4个目的基因编码蛋白的结构域和三级结构在不育系和保持系二者间均无明显变化。另外,对烟草中atp9、atp6、orf25和orfB基因编码蛋白之间的相互作用进行预测,结果发现atp9和atp6编码蛋白可能发生了互作。因此认为烟草不育系和保持系线粒体Fo-ATP合酶中的4个亚基基因编码蛋白在一级结构和二级结构存在的明显差异以及这种差异导致atp9和atp6基因编码蛋白相互作用发生的变化,可能使F0-ATP合酶的功能受到干扰,从而成为导致烟草细胞质雄性不育产生的一个重要原因。