水稻是世界上最重要的粮食作物之一。在过去的50年里,水稻的产量至少提高了2倍。然而,随着人口增长所带来的对粮食需求的日益增加,按如今水稻产量的增加幅度,在2050年将无法满足人类的需求。因此,水稻高产新品种选育的突破与创新已成为我国粮食增产乃至粮食安全最重要的研究课题之一。花粉育性是影响水稻产量的主要因素之一。挖掘和解析水稻花粉发育的新调控因子和机制,有望为遗传改良水稻产量提供重要的理论基础。自噬是真核生物在进化过程中高度保守的代谢途径,主要对细胞内物质进行降解和循环再利用。已有研究表明,自噬与细胞凋亡均参与花粉的发育调控,但是两者之间是否存在遗传互作关系尚不清楚。有鉴于此,本研究运用酵母双杂交技术,以自噬途径中最关键的调控蛋白OsATG8为诱饵进行酵母双杂交筛选,鉴定到一个与OsATG8c相互作用的候选蛋白Bax inhibitor-1 Like 1（BIL1）,并对其开展了深入的研究,所取得的主要结果如下所示:1.通过酵母双杂交筛选鉴定到一个与OsATG8c互作的候选克隆,测序表明该候选基因编码了一个突变版本的Bax inhibitor-1 like protein 1（mutated BIL1,m BIL1）,其野生型BIL1为细胞凋亡抑制剂家族的一名成员,在各物种中高度保守,并在水稻中存在多个同源蛋白。2.进一步的分析,发现筛选到的mBIL1基因在其起始密码子之前插入了82个碱基,造成了野生型BIL1基因发生移码突变。通过酵母双杂交实验和双分子荧光互补实验,发现野生型BIL1与OsATG8c不能相互作用,表明该蛋白为ATG8的假阳性互作蛋白。3.有研究表明AtATG6在花粉的萌发过程中是必需的,我们通过酵母双杂交实验,证明了OsBIL1与OsATG6可以在酵母中互作。4.为了分析BIL1的表达模式,我们构建了BIL1启动子融合GUS报告基因的转基因材料。通过GUS染色,发现BIL1在花粉中高度表达,表明BIL1在花粉发育的过程中具有重要作用。5.环境胁迫往往也会引发细胞凋亡,为了深入了解BIL1基因与细胞凋亡的关系,我们对野生型水稻进行了干旱和低温处理等生理实验,发现两种胁迫均可上调BIL1基因的表达。6.已有研究表明,拟南芥中的BI1基因参与自噬介导的抗病调控,为了探索水稻BIL1的生物学功能,我们利用CRISPR/Cas9技术构建了BIL1基因敲除的突变体,总共获得了多个等位变异材料。通过调查分析发现,突变体bil1表现出结实率降低和分蘖数增多的表型。7.为了探究bil1结实率下降的原因,我们使用碘-碘化钾溶液对突变体花粉进行染色。通过镜检观察分析,发现bil1的花粉严重败育,从而推断其结实率降低是由于雄性不育所致。8.为了探究bil1花粉败育的根源,我们对突变体bil1花药的不同发育时期进行切片观察,发现bil1花药的绒毡层细胞发育出现异常,凋亡时期明显提前,表明其花粉败育是由于绒毡层细胞凋亡起始时间提前所致。综上所述,本研究鉴定到了水稻中细胞凋亡抑制剂家族的BIL1参与花粉发育的调控以及BIL1可能与细胞自噬途径存在遗传相互关系。总体而言,本研究为进一步解析自噬与细胞凋亡的互作模式,以及遗传改良水稻育性提供了一定的理论基础。