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在真核生物中,生物膜系统对于其生命活动不可或缺,其脂质二层膜把膜内外的环境分隔开来,使各反应可以有条不紊的发生,同时膜脂结构也使细胞膜能维持其特殊的结构和功能。非磷脂质单半乳糖二酰基甘油酯（monogalactosyldiacylglycerol,MGDG）和双半乳糖二酰基甘油脂（digalactosyldiacylglycerol,DGDG）是质体的主要膜脂质。MGDG的生物合成的过程,是由MGDG合成酶（UDP-galactose:sn-1,2-DAG3-β-galactosyltransferase or MGDG synthase,MGD）催化一个半乳糖基从供体尿苷二磷酸半乳糖（UDP-Gal）转移到sn-1,2-二酰基甘油的位置。而DGDG的合成是以MGDG为底物进行的,所以MGDG合成酶是半乳糖脂生物合成和质体膜结构合成的关键酶。前期启动子驱动GUS基因表达和定量PCR的实验结果显示:OsMGD2偏爱在二核和成熟期的花粉中表达;针对OsMGD2的RNA干涉实验结果显示:干涉植株呈现花粉发育异常,花粉可染率下降的表型,推测OsMGD2在水稻花粉后期发育过程中起作用。本研究在上述已有研究基础上,通过OsMGD2启动子区T-DNA插入突变体osmgd2-1α的基因功能互补及过表达实验,进一步对OsMGD2基因在水稻花粉发育中的功能进行验证和分析;通过对突变体的基因芯片分析,了解OsMGD2表达下调时,与其相关的代谢途径其它基因表达变化的情况。本论文的主要研究结果如下:1.通过双引物法鉴定T-DNA插入突变体osmgd2-1的基因型,分析了两代三批材料总计170株,结果显示杂合突变体（116株）:纯合野生型（54株）=2.15:1,未分离得到纯合突变体。2.观察了突变体osmgd2-1 T4至T5代成熟花粉KI-I2染色及结实率的情况,发现杂合突变体osmgd2-1的花粉可染率和结实率均存在a/b两种情况:osmgd2-1α,与中花11相比,花粉可染率下降至55%60%,结实率下降至40%50%,差异显著;osmgd2-1b,花粉可染率和结实率与中花11对照无明显差异。结合黄任平（2013）T1-T3代结实率的统计数据,总体结果显示突变体T1至T5代osmgd2-1α所占比例呈逐代增多,而osmgd2-1b植株所占比例呈逐代递减的趋势。3.取二孢时期的颖花为材料,进行了基因芯片转录表达谱分析,与中花11（对照）相比,突变体osmgd2-1α中上调表达2倍以上的基因有308个,下调表达2倍以上的基因有117个。表达差异基因的聚类和富集分析结果显示,变化基因主要集中在细胞质膜成分、核糖核酸成分,细胞生长发育,核酸转录过程等相关途径。4.将OsMGD2自身启动子驱动的OsMGD2功能互补载体,通过农杆菌介导法导入突变体osmgd2-1α,获得了功能互补转化植株4个株系（H1-1、H1-2、H9-1和H9-2）,共16株。采用荧光定量PCR技术,对所获得的功能互补转化苗二孢期颖花OsMGD2表达情况进行了分析,结果显示:T1代除H1-1外,H1-2、H9-1和H9-2的OsMGD2表达量低于中花11对照,但较突变体osmgd2-1α有显著的增加;T0代和T1代H1-2、H9-1和H9-2三个株系的花粉可染率,相对于突变体osmgd2-1α也均有了明显的增加。上述功能互补实验结果显示:克隆的OsMGD2自身启动子,虽然没有能让功能互补转化株中OsMGD2表达恢复到对照中花11中的表达水平,但也验证了OsMGD2表达水平的部分恢复,与花粉可染率表型恢复呈正相关,表明水稻中偏爱在二核和成熟花粉中表达的OsMGD2,确实在花粉的发育成熟过程中起作用。5.将ubi启动子驱动的OsMGD2过表达载体,通过农杆菌介导法导入受体中花11,获得了过表达转化植株3个株系（G2、G4、G5）,共11株。对所获得的OsMGD2过表达转化苗进行了荧光定量PCR检测和表型观察分析。荧光定量PCR分析结果显示,过表达转化苗叶子的OsMGD2的表达水平和过表达转化苗二孢期颖花OsMGD2的表达水平都显著提高,但是花粉可染率和结实率与对照组中花并无明显差异。