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水稻不仅是主要粮食作物之一,还是研究单子叶植物功能基因组的模式植物。水稻光温敏核雄性不育（Photoperiod-or Thermos-sensitive Genic Male Sterility,P/TGMS）系是两系杂交水稻育种的关键,杂交水稻为世界粮食安全做出了突出的贡献。因此,研究P/TGMS系不育分子机理具有重要的理论意义和实用价值。到目前为止,已定位了一系列控制水稻P/TGMS的不育基因,并克隆了其中少数不育基因,但对于P/TGMS育性转换的分子机制仍然鲜有研究。浙大13S（Zheda13S）是本实验室培育的水稻新TGMS材料。本研究通过对Zheda13S幼穗在不同温度条件下转录组分析,挖掘出许多与育性转换相关的候选基因。其中包括一个生物钟基因OsLHY,与PT（Permissive temperature）条件相比,在RT（Restrictive temperature）条件下OsLHY在Zheda13S的小孢子母细胞时期（Microspore Mother Cell stage,MMC）和减数分裂时期（Meiosis stage,MEI）幼穗中表达量下降。随后利用CRISPR/Cas9基因编辑、转基因以及分子生物学等方法和技术对OsLHY功能进行系统分析。主要研究结果如下:1.利用RNA-Seq技术比较了Zheda13S在R/PT下MMC和MEI幼穗的表达谱。在这两个时期,共鉴定到1070个差异表达基因（Differentially Expressed Genes,DEGs）,其中上调表达的基因有398个,下调表达的基因有672个。GO和KEGG富集分析表明,DEGs主要富集在蛋白质折叠、蛋白质结合、转录调控、转录因子活性和代谢相关过程中。此外,蛋白质-蛋白质互作网络预测以及网络拓扑分析表明,UbL40s、DNA介导的RNA聚合酶亚基基因、热激蛋白基因（HSPs）和激酶（Kinases）基因是互作网络的核心基因（hub gene）,而UbL40s与蛋白水解代谢相关基因、DNA介导的RNA聚合酶亚基基因间的相互作用以及HSPs与Kinases间的相互作用,在调控育性转换中发挥重要作用。表明,除UbL40s外,DNA介导的RNA聚合酶亚基基因、Kinases和HSPs可能也参与了水稻TGMS系的育性转换过程。2.与PT条件相比,在RT条件下生物钟基因OsLHY在Zheda13S的MMC和MEI幼穗中表达量下降。利用CRISPR/Cas9编辑技术共获得9个T0代oslhy突变体。在长日照条件下,oslhy突变体延迟水稻抽穗期,但对育性并没有直接影响。分析OsLHY在不同组织中表达模式结果显示,OsLHY在叶片中表达量最高。亚细胞定位结果表明OsLHY是一个核定位蛋白。生物钟基因的昼夜节律分析表明,它们的表达在oslhy突变体中都发生了改变。其中OsELF3是长日照条件下的开花促进基因,在oslhy突变体中夜间表达水平降低。进一步研究表明,在oslhy突变体中,长日照条件下的开花抑制基因Hd1和Ghd7表达上调,开花促进基因Ehd1、Hd3a和RFT1的表达下调。双荧光素酶实验结果显示OsLHY能抑制OsGI、Hd1、Ghd7、Hd3a、RFT1和OsELF3的转录,激活Ehd1的转录。此外,酵母单杂实验证实OsLHY能直接与OsGI、RFT1和OsELF3的启动子结合,这与拟南芥中的结果一致。这些结果表明OsLHY在长日照条件下主要通过Hd1和Ehd1介导的光周期开花途径调控水稻开花。综上所述,本研究通过比较水稻TGMS系幼穗在R/PT条件下转录组的差异,挖掘了一系列的差异表达基因,可能参与水稻TGMS系的育性转换过程。此外,对其中的差异表达基因OsLHY的功能进行了系统分析,发现OsLHY是长日照条件下开花促进因子。并进一步探究了OsLHY是如何调控水稻的抽穗期。这些研究结果为系统阐明水稻TGMS系的育性转换分子机理提供新的视角和基础。同时,丰富了对水稻生物钟与抽穗期调控网络的认识,为人工调控水稻花期提供新的材料和理论依据,同时为进一步研究生物钟基因LHY的功能提供了重要参考。