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尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-glucosepyrophosphorylase，UGPase)，广泛分布于植物中，在植物糖代谢过程中起重要作用。本实验室前期的研究工作通过缩减杂交从水稻中克隆到UGPasecDNA，简称OsUGPase(AF249880)，时空表达分析表明该基因偏爱在水稻花粉中表达，但在叶片、茎、内稃、外稃及成熟的种子中均不表达，该基因表达始于二核小孢子期，在成熟花粉中有很高的表达量。在此基础上，本研究欲借助转录后基因沉默(post—transcriptionalgenesilencing，PTGS)和转录基因沉默(transcriptionalgenesilencing，TGS)技术，对该花药特异表达OsUGPose进行功能分析，研究其在水稻花药发育过程中的作用。
首先构建了四种针对水稻中OsUGPase的沉默载体：(1)Ubi启动子驱动ihpRNA靶向OsUGPase编码区的沉默载体(Ubitrs)；(2)Ubi启动子驱动iphRNA靶向OsUGPase启动子区的沉默载体(Ubiospro)；(3)OsUGPase自身花粉特异启动子Ospro驱动iphRNA靶向OsUGPase编码区的沉默载体(Osprotrs)；(4)噻菌灵诱导型启动子(IP)驱动iphRNA靶向OsUGPase编码区的沉默载体(Iptrl)。上述四种沉默载体在农杆菌介导下转化水稻，得到相应的转化植株后，通过对转化植株进行分子水平、表型及花粉发育过程的细胞学观察与分析，了解干涉效果与相关表型之间的关系，从而推断OsUGPase的功能。研究取得以下主要结果：
1．成功构建四种沉默载体，并转化水稻愈伤组织，获得相应Ubitrs、Ubiospro、Osprotrs和Iptd载体真正转化植株数目分别为18、16、13和15株。
2．对转化植株进行了分子水平、表型及花粉发育过程的细胞学观察与分析。RT-PCR、Northern杂交结果表明：目标基因的mRNA确实得到了不同程度的降解，目标基因表达受干涉的程度与表型相关，干涉程度越高，花粉育性越低。花粉育性观察表明转化植株花粉育性介于15—95％之间，均有不同程度的下降，目标基因表达受干涉程度与花粉育性受损程度呈正相关。表型的观察中还发现Ubitrs和Iptrl转基因植株种子结实率低，胚乳饱满程度表现为饱满、半饱满和不结实三种类型，且植株外观矮小，分蘖延迟，叶片窄、较短，其原因可能是由于胚乳和叶片中的同源基因受到沉默所致。细胞学观察To代转化植株花粉从单核到成熟发育过程，结果表明花粉育性下降的原因主要是由于二核期花粉发育淀粉粒累积受阻所致。上述结果表明OsUGPase与花粉后期发育的淀粉累积直接相关，其在花粉成熟过程中起重要作用。
3．通过对Ubitrs、Ubiospro和Iptrl载体转化植株干涉效果的分析与比较，结果表明：Ubitrs能同时较好对水稻体内OsUGPase基因家族进行沉默，干涉效果明显：Ubiospro能较好对水稻花粉内OsUGPase进行沉默，特异性强；Iptrl能较好对水稻体内OsUGPase基因家族进行沉默，且其对OsUGPase的沉默具有人为可调控性。因此推测Ubitrs类型载体不利于多基因家族单个基因功能的分析，更适合于多基因家族的研究；Ubiospro类型载体适合于多基因家族单个基因功能的分析；而Iptrl类型载体诱导基因沉默具有可人为调控的特性，适合于特定发育时期基因功能的研究。