减数分裂是真核生物有性生殖过程中的关键步骤，在过去的十多年里，借助于分子生物学和遗传学技术，通过对模式植物拟南芥的研究，在减数分裂的染色体相互作用、周期调控等方面取得了重要的研究进展。单子叶植物水稻也是研究减数分裂分子调控机制的良好系统，但近年来仅有少数几个水稻减数分裂基因被报道。拟南芥的SDS(SOLODANCERS)、RCK(ROCK-N-ROLLERS)、ATK1(Arabidopsis thaliana Kinesin-1)等已被证明在减数分裂中起重要作用，那么它们在单子叶植物水稻中又有着怎样的功能呢?本研究运用RNAi和反义转基因技术研究了这些基因在水稻减数分裂调控中的作用。　　 通过对OsSDS和OsRCK基因编码的蛋白在各种单双子叶植物及其它生物中的同源蛋白的进化分析表明这两个基因在进化上具有保守性。实时定量PCR分析表明OsSDS和OsRCK都优先在处于原基时期、花粉母细胞形成时期和减数分裂时期的幼嫩花中表达。将这两个基因的启动子区域分别与报告基因GUS融合后转化水稻分析基因的表达模式，对GUS活性的分析表明在花中OsSDS主要在雄蕊中表达，而减数分裂前OsRCK在雌蕊和雄蕊中都有表达，减数分裂后主要在雌蕊中表达。　　 对OsSDS和OsRCK的RNAi转基因植株进行表型分析发现SDS-RNAi植株和RCK-RNAi植株的花粉发育都出现异常，且花粉活力和育性降低；此外，SDS-RNAi植株花粉粒数目也减少。利用DAPI对SDS-RNAi和RCK-RNAi转基因植株减数分裂细胞进行染色观察，发现SDS-RNAi和RCK-RNAi植株的减数分裂细胞在前期Ⅰ的终变期形成的是单价体和二价体的混合体，进而中期、末期和后期染色体的分离也发生了异常。而且SDS-RNAi和RCK-RNAi植株的减数分裂细胞中粗线期占的比例大大低于野生型，而偶线期所占比例则远高于野生型，表明同源染色体间的相互作用发生了异常。统计结果表明RCK-RNAi植株减数分裂细胞中交叉和二价体数目都大大减少，且交叉的分布远比野生型更接近于泊松分布。这些结果表明OsSDS在减数分裂前期I中同源染色体间的相互作用和二价体形成过程中有重要作用，而OsRCK则参与交叉的形成，与拟南芥减数分裂基因SDS和RCK的功能相似。　　 我们还在水稻中分离得到了拟南芥ATK1的两个同源基因OsATK1-1和OsATK1-2，OsATK1-1和ATK1在全蛋白序列上有54％的一致性和72％的相似性，OsATK1-2和ATK1在全蛋白序列上有74％的一致性和84％的同源性。RT-PCR分析表明这两个基因在水稻的各个组织和花的各个发育时期都表达；启动子-报告基因融合研究显示减数分裂前OsATK1-1在花的雌蕊和雄蕊中表达，而减数分裂期和减数分裂后OsATK1-1主要在雄蕊中表达；OsATK1-2在水稻成花的雌蕊和雄蕊中都表达。　　 通过反义转基因策略研究了OsATK1-1的功能，在OsATK1-1表达下调的转基因植株中，花粉粒数目减少，花粉活力降低，初步证明OsATK1-1表达下调可能影响了水稻的雄性减数分裂。OsATK1-1与GFP融合蛋白转化洋葱细胞后在细胞核中检测到GFP信号，表明OsATK1-1是核定位蛋白。　　 我们的研究表明SDS和RCK在水稻和拟南芥中具有保守的功能，鉴于单子叶植物和双子叶植物是开花植物的两大家族，所以SDS和RCK可能在开花植物中具有功能保守性。