水稻作为全球三大主要粮食作物之一,是全球一半以上人口的主粮。杂交育种为水稻的产量做出了重要的贡献,水稻雄性不育的研究为我国杂交水稻的发展奠定了基础。其中以光温敏不育系为主的两系杂交水稻的种植面积已达到杂交水稻总种植面积的一半。与三系法相比,两系杂交水稻具有不受恢复系和保持系的限制,配组相对自由等优点,更有利于杂交优势的利用。光温敏雄性不育系作为两系杂交水稻的核心具有重要的研究价值。但目前生产中水稻两系杂交育种所用的遗传位点相对单一,而且温度与光照作为不可控因素,使得现有的两系不育系在极端气候条件下不育性的不稳定性极大地限制了其在生产中的应用,因此发掘新型的光温敏核不育遗传资源具有重要的生物学意义。在课题组的前期工作中,解析了拟南芥光温敏雄性不育及育性恢复机制。本文通过EMS诱变粳稻中花11（ZH11）获得一个新的温敏雄性不育系ostms18-1。在2021年上海地区偶发的夏季低温潮的影响下,ostms18-1与同样为中花11背景的tms5不育系相比,其高温不育性状显著好于tms5。将该位点引入不同背景的水稻品种后仍表现为雄性不育。因此该遗传位点在两系杂交水稻育种中具有较好的应用潜力。集群分离分析（BSA,Bulked segregant analysis）高通量测序表明ostms18-1中葡萄糖-甲醇-胆碱（GMC）氧化还原酶（LOC＿Os10g38050）基因第二个外显子存在一个甘氨酸Gly到丝氨酸Ser的突变。互补实验证明ostms18-1的温敏表型确由该基因的突变所导致。细胞学分析表明,ostms18-1突变体在高温下花粉外壁第二层的结构发生异常,导致花粉破裂,但低温下外壁第二层的结构虽然变薄但较为完整。基于以上结果可推测,在低温环境下,有缺陷的花粉壁足以保护小孢子发育成为成熟的花粉粒,从而恢复育性。通过序列分析和表达分析获得了OsTMS18在拟南芥中的直系同源基因At TMS18。基因敲除突变体attms18在正常条件下（24℃）可育,但在高温条件下（28℃）可育性显著降低,同样表现为温敏性状。电泳迁移率实验（EMSA）和体外原生质体转化实验结果表明,OsTMS18以及At TMS18基因在水稻和拟南芥中受花粉壁形成关键调控因子Os MS188和MS188的直接调控,进一步表明该基因的水稻和拟南芥温敏表型都与花粉壁直接相关。这些研究结果揭示了不同植物存在共同的光温敏雄性不育细胞学机制。