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高等植物的胚胎发育起始于双受精，即来源于雄配子体的两个精子，分别与雌配子体中的卵细胞和中央细胞发生融合，然后经过不断分裂，发育形成胚胎和胚乳。精子与卵细胞融合后形成合子，合子作为胚胎发育的起始，其分裂过程对于后期整个胚胎的发育是非常重要的。因此，研究合子激活、合子分裂的分子机理对于了解整个胚胎发育过程非常重要。本研究对前期EMS诱变获得的51个早期胚胎败育突变体进行了研究，结合图位克隆技术鉴定了在合子激活过程中起作用的基因，并对相关基因的功能进行了研究。 对51个早期胚胎败育突变体进行透明观察，发现其中18个属于合子败育，即胚胎发育停滞在合子期;另外18个停滞在合子期之后球形期之前;7个呈现球形胚败育;5个有混合的早期和晚期败育类型;还有3个属于其他表型。对其中6个合子期败育（+/c125、+/b1291、+/1702b、+/d1313、+/d385和+/c729）和1个球形期败育突变体(+/c1012)进行了较为详细的表型及遗传分析，克隆了其中6个突变体的对应基因。研究发现，+/c125花粉的营养核分裂出现异常，呈现大小核现象，父本来源基因的传递受到影响;在+/1702b（+/zyg11）成熟花粉出现单精核现象。遗传分析表明父本来源的zyg11基因的传递受到影响，图位克隆表明该表型是由DUO3突变引起;+/d385（+/zyg13）的败育表型是由At5g46280突变引起，该基因可通过父母本正常传递，在早期胚胎发育过程及球形期后的胚胎中均有表达;+/c1012（+/zyg14）突变体中败育胚胎停滞在球形期，成熟花粉中出现了单精核，该单精核具有和卵细胞或中央核受精的能力，同时发现单精核及多精核入胚囊的现象，基因克隆后确定为HAP2;另外，突变体+/b1291和+/d1313（+/zyg12）的败育相关基因也被克隆，即At5g65900和OVA6。 对突变体+/c729（+/zyg3）研究表明杂合体中有25.3±3.3％的胚珠发生败育，透明观察发现其败育胚胎发育停滞在半伸长的合子期。ZYG3是一个隐性纯合致死基因，可通过父母本正常传递。图位克隆发现在突变体+/zyg3中At1g07910的第7个内含子处有一个G到A的突变，引起该基因在mRNA成熟拼接时产生3种新的拼接形式，导致该基因编码蛋白合成的提前终止。对拟南芥该基因的T-DNA插入等位突变体GK_258C06的分析发现，其角果中有24.3±3.3％的胚珠发生败育（n=395），败育胚珠中胚胎发育也是停滞在合子期。进一步我们构建的pZYG3∷cZYG3-GU、pZYG3∷cZYG3-sYFP可完全互补+/zyg3中胚胎败育表型。说明+/zyg3（命名为+/zyg3-1）和GK258C06（命名为+/zyg3-2）的合子败育表型确实是由At1g07910功能缺失引起的。qRT-PCR分析发现，ZYG3在拟南芥的根、茎、叶、花、果等分裂旺盛的幼嫩组织中广泛表达。GUS染色发现，pZYG3∷cZYG3-GUS在拟南芥各个组织中的表达与qRT-PCR的结果基本一致。通过烟草瞬时转化体系及稳定的转基因拟南芥植物分析ZYG3的亚细胞定位发现其主要定位于细胞质中。利用pZYG3∷cZYG3-SV40-3× GFP对+/zyg3-1进行转基因互补实验，分析表明转基因互补植物中胚胎发育能够通过合子期继续向后发育，停滞于鱼雷胚时期并最终败育。ZYG3编码一个tRNA连接酶，因此我们对部分互补的鱼雷期胚胎的tRNA拼接进行了检测。研究发现，在部分互补的败育突变体中没有检测到拼接好的、成熟的tRNA，说明ZYG3参与拟南芥胚胎中tRNA的拼接，其功能丧失后导致胚胎发育停滞在合子期，进而导致种子败育。 综上所述，本研究克隆了6个与胚胎发育相关的基因ZYGs，并对其中的ZYG3进行了深入的功能研究，ZYG3编码一个tRNA连接酶，其功能缺失导致植物体内不能产生成熟的tRNAMet和tRNATyr，进而产生合子败育表型。