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亚洲栽培稻可分为籼稻（Oryza sativa L.subsp.indca）和粳稻（Oryza sativa L.subsp.japonica）两大亚种,即Hsien和Keng。从生长发育到环境适应性,私粳亚种之间都存在明显的差异,因而使得其杂交F,具有强大的杂种优势。研究表明籼粳亚种间杂交可显著提高水稻产量,但其普遍存在的杂种半不育严重阻碍了杂种优势在生产上的直接利用。本研究从细胞学、遗传学的角度对籼粳亚种间杂种不育位点S7进行了深入研究,通过图位克隆和遗传转化功能验证,发现一个编码包含tetratricopeptide repeat（TPR）结构域的蛋白质参与S7位点所控制的杂种不育,本研究结果为进一步揭示生殖隔离的分子机制和实现杂种优势的利用提供了借鉴和参考。主要结果如下:1.细胞学观察以及数据统计发现,Ingra/Cpslo17、Ingra/IR36 F1小穗半不育由胚囊败育导致。F1的花粉I2-KI染色、离体萌发都正常,附着在柱头上的花粉量较多,授粉后2小时花粉管能伸入子房内,但是胚囊受精率却表现半不育,并且饱和授粉也不能恢复其小穗育性。利用激光共聚焦显微镜对亲本和F,的胚囊发育过程进行观察,发现F1的胚囊在细胞化胚囊期发生了异常,主要表现为极核位置的异常排列,由正常发育过程中在囊腔中央的纵向排列变为横向排列。杂种F1成熟胚囊中败育胚囊主要包括两种类型,其一是极核位置异常的胚囊,主要表现为在卵器上方由正常的横向排列变为纵向排列,或不能正常位移至卵器上方,其二是嚢腔发育停滞导致的小囊腔胚囊。2.遗传分析证实Ingra/Cpslo17、Ingra/IR36杂种F,半不育分别由携带S7cp、S7i基因型的雌配子败育导致。通过构建4套不同杂交方式的回交群体:Ingra/Cpslo17//Cpslo17、Cpslo17//Ingra/Cpslo17、Ingra/IR36//IR36、IR36//Ingra/IR36,利用与S7位点紧密连锁的分子标记,对后代杂合基因型和纯合基因型的分离进行分析,发现以亲本Cpslo17、IR36为母本,分别授以Ingra/Cpslo17、Ingra/IR36的花粉时,后代中纯合基因型和杂合基因型的分离比符合孟德尔遗传规律中的1:1分离;当以Ingra/Cpslo17、Ingra/IR36为母本,分别授以亲本Cpslo17、IR36的花粉时,后代中杂合基因型植株明显减少。配子传递率的分析也表明Cpslo17和IR36作为雄配子时,能向后代正常传递（雄配子传递率km值分别为0.49和0.48）,但作为雌配子时,传递明显受阻（雌配子传递率kf值分别为0.97和0.94）,说明Ingra/Cpslo17、Ingra/IR36杂种F1配子偏分离的原因主要是Ingra型的雌配子阻碍了Cpslo17和IR36型的雌配子传递。3.精细定位结果表明S7位于第7染色体着丝粒区标记TI15和TI53之间的139 kb范围内。利用Ingra/Cpslo17 F2:3群体的12,000单株将S7定位在分子标记Y6和TI53之间,与其分别有2个和5个交换单株,结合本实验室前人利用Ingra/IR36//Cpslo17 F2群体的定位结果,最终将S7限定在着丝粒区标记TI15和TI53之间139 kb的重叠区域。在利用Ingra/Cpslo17F2:3群体对S7进行精细定位的同时,发现标记TI24与Y16之间241 kb,Y16与Y6之间50kb范围内重组率明显下降,且Y6与Y26之间184 kb均无重组发生。通过逆转录转座子的分析发现,定位区间内重组率的骤然下降可能与逆转录转座子的富集有关,进一步表明重组抑制与S7在染色体上着丝粒附近的特殊位置密切相关。4.初步将编码包含TPR结构域蛋白质的ORF3确定为S7的候选基因。通过基因表达分析发现ORF3在水稽成熟子房中表达最高,其基因组测序发现亲本与携带中性基因的N22和Dular差异较大。在氨基酸序列上最主要的差异是Ingra、Cpslo17和Ketan Nangka在119位编码的是亮氨酸（Leu,L）,而广亲和品种Dular、N22则皮生了由亮氨酸到甲硫氨酸（Met,M）的替换,而对水稻籼、粳亚种及野生稻中ORF3序列比对分析发现,该位点氨基酸具有高度保守性。5.Ingra/Cpslo17杂合植株中ORF3被干扰后,可以通过提高胚囊育性从而恢复小穗育性。通过构建ORF3 RNAi载体同时转化亲本及其杂合Ingra/Cpslo17植株进行功能验证,发现亲本中的ORF3基因被干扰后小穗育性不受影响,但Ingra/Cpslo17杂合转基因阳性植株的胚囊育性和小穗育性都有一定程度的恢复。定量分析发现ORF3表达量下调程度越大,小穗育性恢复程度越大。选取RNAi程度较大的3个家系,对其成熟胚囊中正常胚囊和异常胚囊百分比进行统计分析,发现正常胚囊百分比明显提高,与各自的小穗育性相一致。此外,小穗育性恢复的表型在RNAi家系的T1、T2代中都稳定存在。