杂种优势是生物界的普遍现象,是改良作物、大幅度提高产量的重要途径。番茄（Solanum lycopersicum）为自花型繁殖的植物,具有非常明显的杂种优势,其不仅具有增加产量的优势,而且具有生长势旺、适应性强、整齐度高和抗逆性强等优势。目前番茄雄性不育系在利用上尚存在一定困难,生产上大面积推广的杂交种,仍然以人工去雄为主,制种成本过高已成为番茄杂种优势利用的主要限制因素之一。在番茄中少数几个控制花药和花粉发育的基因已经被克隆,但其分子机制尚不清楚。本研究通过筛选与定位,获得了目标雄性不育基因ms-10的候选区域,并利用VIGS沉默和分子生物学等方法,对该雄性不育基因进行了克隆并初步阐明了它调控番茄育性的分子机制,其主要研究结果如下:（1）以苗期有绿茎标记性状番茄核雄性不育系与野生型苗期紫茎可育的番茄自交系为材料,通过构建BC1与F2分离群体,对苗期有绿茎标记性状的番茄核雄性不育系及分离群体在田间自然条件下进行初步观察研究,结果表明其不育性表现稳定,只是花器官退化,但花器官的退化比较轻,雄蕊在一定程度上畸形,花药中花粉极少,花药呈干瘪的形状,花柱突出。田间自交坐果率为5.25%,其中正常坐果率只有8.62%。其苗期绿茎基因与雄性不育基因均为单隐性基因,且两者紧密连锁,两者的交换率为1.1%。可见,此苗期绿茎基因完全可用于雄性不育杂交种的生产与雄性不育基因的转育。（2）同样,以此核雄性不育系材料为母本,以野生型材料为父本,构建F2分离群体。通过BSA法分别建立了 30个单株的不育、可育DNA池,在2个DNA池间筛选多态性的SRAP分子标记。另外,基于简化基因组测序（SLAF-seq）技术检测2个DNA池间足够量的简化基因组扩增片段。结果从544对SRAP引物组合中获得了 4对呈多态性的引物组合,共获得12个多态性位点标记。运用这12个多态性位点标记对60个F2群体进行遗传鉴定及连锁分析;最终获得1张雄性不育基因的连锁遗传图,获得与不育基因连锁的特异位点标记5个。通过简化基因组测序共获得20.27 M Reads,4.90 Gb的数据量;SLAF开发共获得103250个SLAF标签,标签整体平均深度达160.39 X;完成了两个混合池间SLAF标签标记的多态性分析,共获得多态性标记6892个;利用两个混合池进行关联分析,共得到8个与目标雄性不育基因相关的候选区域,区域平均大小为0.29 Mb,区域内共有27个差异标记,146个候选基因;并对候选区域按照相关性强弱进行等级分类,对关联区域内的基因进行功能注释和富集分析。再通过比对SRAP分子标记和简化基因组测序的两次定位结果,取两次定位的重叠区域为目标基因的候选区域,并根据番茄的参考基因组,确认候选区的物理位置。最终将雄性不育基因定位在了第2条染色体0.18 Mb（44063750-44244438 bp）的候选区内,共包含30个候选基因。（3）以番茄的参考序列为依据,设计30个候选基因的RT-PCR引物,通过RT-PCR,判断这30个候选基因在不育株与可育株间在花器官发育期的差异表达。进一步将花器官发育期有差异表达的基因作为候选基因,设计候选基因沉默片段（300-600 bp）的引物,RT-PCR扩增每个候选基因的沉默片段。利用限制性内切酶酶切-连接或Gateway重组技术构建候选基因的TRV沉默载体;通过反向遗传学,利用VIGS技术,以含有各个候选基因沉默载体的农杆菌分别侵染野生型可育单株的花器官组织,获得具有雄性不育表型的植株,确定雄性不育目标基因。结果表明:30个候选基因中有18个基因在花器官的不同发育时期在两个品系间差异表达,9个基因在花器官的不同发育时期在两个品系间表达无差异,3个基因在花器官的不同发育时期在两个品系间均不表达;在18个差异表达的基因中,当候选基因Soly02079810被沉默后,花器官出现了败育的表型,而其他17个候选基因沉默后,在花器官中都没有明显的表型,最终确定候选基因Soly02079810为此雄性不育基因ms-10;通过电子克隆,克隆不育基因ms-10及其等位基因MS-10,发现ms-10基因的DNA序列为1002个脱氧核苷酸,有4个外显子区,3个内含子区;mRNA序列为627个核苷酸,编码209个氨基酸;序列分析表明不育基因ms-10与其等位基因MS-10,在编码区没有突变,只在内含子区有1个核苷酸的突变,但在启动区-151 bp的位置,ms-10基因有398个核苷酸片段的插入;并通过生物信息学分析,发现ms-10基因为典型的bHLH类转录因子,聚类分析表明其属于bHLH类转录因子的StbHLH亚族。（4）以同样的含ms-10基因的雄性不育系和野生型可育系为实验材料,运用iTRAQ技术,在蛋白水平研究不育系及可育系在整个育性代谢中的调控网络。结果共鉴定出8734种蛋白,其中可定量蛋白数为8272,鉴定到的多肽次数为251435,多肽种类数为64481种;雄性可育系蕾期和花期显著上调和下调的差异蛋白分别为214种和476种;雄性不育系蕾期和花期显著上调和下调的差异蛋白分别为91种和360种;雄性不育系和可育系蕾期显著上调和下调的差异蛋白分别为22种和178种;雄性不育系和可育系花期显著上调和下调的差异蛋白分别为53和205种;雄性不育系和可育系在蕾期与花期均显著上调和下调的差异蛋白分别为127和440种;蕾期和花期在雄性不育系与可育系间均显著上调和下调的差异蛋白分别为27和131种。GO分析表明,番茄雄性可育系蕾期和花期的差异蛋白主要与氧化还原酶活性,催化活性等分子功能过程相关;番茄蕾期雄性不育系和可育系的差异蛋白主要与氧化还原酶活性,肌醇生物合成等生物学过程相关;雄性不育系蕾期和花期的差异蛋白主要与细胞组成相关;花期雄性不育系和花期可育系的差异蛋白主要与羧酸代谢过程,氧化还原酶活性等功能相关。KEGG通路分析表明,通路大类中富集程度位于较前的分别为:次生代谢产物生物合成,托品烷、哌啶和吡啶生物碱的生物合成,α-亚麻酸代谢和氮代谢。在线分析ms-10蛋白与番茄中其他蛋白的互作关系,发现ms-10蛋白与9个其他蛋白基因存在互作调控关系。