水稻（Oryza sativa L.）籼粳亚种间杂种具有显著的杂种优势,但是由基因控制的籼梗杂种不育阻碍了杂种优势的利用,因此对杂种不育基因的克隆和其分子作用机制的研究,在理论和生产上都有重要意义。目前已经在水稻中发现了数十个杂种不育基因座位。Sc基因是控制水稻籼粳杂种花粉不育的一个座位,本实验室通过图位克隆的方法对Sc候选基因进行了精细定位。进一步研究发现Sc基因在E5的染色体上存在4个拷贝,并分别命名为Sc-is、Sc-ib2、Sc-ib1和Sc-ia,其中Sc-is是不表达的假基因。利用RGP网站的RiceGAAS系统对Sc座位定位区段进行预测,发现在目标区域Sc-ib2、Sc-ib1、Sc-ia每个拷贝中除了Sc-i基因外还含有3个预测基因,在本论文中将其命名为Sc-iP1、Sc-iP2、Sc-iP3。本研究在前人研究的基础上,通过构建CRISPR/Cas9打靶载体和RNAi干涉载体转化F₁材料,进行基因功能丧失的分析;通过构建超表达载体进行功能互补的研究;再利用酵母双杂交和双分子荧光互补实验研究蛋白质相互作用,对Sc座位杂种不育功能的作用机理展开进一步探究。主要内容如下:1.候选基因的确定:利用Clonetech SMARTer^TMRACE进一步确定了候选基因cDNA的序列。2.候选基因功能验证:构建单基因双靶点的CRISPR/Cas9载体转化杂种F₁,观察T₀和T₁代花粉表型并进行分离分析,发现粳型等位基因Sc-j花粉均恢复育性,证明候选基因Sc-iP1、Sc-iP2、Sc-iP3均为Sc座位杂种不育功能所必需。构建了单基因的超表达载体以及Sc-iP1、Sc-iP2、Sc-iP3和Sc-i四个基因的多基因组装载体,对粳型亲本T65进行转化,获得了转基因植株,为进一步研究基因功能及其作用机理奠定了基础。3.蛋白亚细胞定位的研究:亚细胞定位显示Sc-iP1、Sc-iP2和Sc-iP3都定位于细胞核,与Sc-i具有共同的定位信号,为进一步研究其功能提供了依据。4.蛋白质互作的研究:酵母双杂交和双分子荧光互补实验结果表明,Sc-iP1与Sc-iP2之间,Sc-i P2与Sc-iP3之间,Sc-iP3与Sc-i之间,Sc-i与Sc-i P1之间发生互作,而Sc-iP1与Sc-iP3之间,Sc-iP2与Sc-i之间不发生互作。表明Sc座位的4个基因表达的蛋白形成一个复合体控制杂种雄性不育。本论文通过基因敲除实验、亚细胞定位实验和蛋白质互作实验,提供了Sc座位蛋白复合体参与籼梗杂种雄性不育的相关证据,为阐明Sc座位介导的籼粳稻杂种雄性不育的分子机理打下了基础。