亚洲栽培稻和非洲栽培稻（简称“亚非稻”）种间存在严重的杂种不育,极大地限制了其种间杂种优势利用。亚非稻种间杂种不育是由多个位点控制的,其中S1座位是一个同时控制雌雄配子育性的主效位点。本课题组近期研究表明,该位点介导的杂种不育是由非洲稻型S1座位中三个连锁基因（S1TPR,S1A4和S1A6）所组成的杀手系统在孢子母细胞中释放的不育信号引起的。同时,S1TPR能在配子细胞中抑制不育效应,从而具有保护含S1TPR非洲稻配子的功能,不含有S1TPR的亚洲稻配子选择性败育。但S1TPR行使配子保护功能的分子机制仍不清楚。S1TPR编码含有两个胰蛋白酶类似结构域（Trypsin-like peptidase domain1,2,简称为TP1和TP2）和一个核糖体生物合成结构域（Ribosome biogenesis regulatory domain,简称为RRS）的蛋白。为了探究这些结构域在配子保护中的分子机制,本研究利用不同截短S1TPR过量表达、q RT-PCR及酵母双杂交等技术手段进行了进一步研究,明确了TP2为保护者功能结构域,并筛选出若干个S1TPR候选互作蛋白,最终提出了S1TPR作为保护者参与S1座位杂种不育的遗传模型。主要研究结果如下:1)通过遗传转化,获得携带亚洲稻型S1基因座的云南粳稻IRAT216（简称轮回亲本RP-s）背景下过量表达S1TPR的单位点插入转化体OE-S1TPR。该转化体育性正常,表明S1TPR的过量表达不会影响花粉和小穗正常的生长发育。2)将OE-S1TPR与以非洲栽培稻IRGC102203为非洲稻型S1基因座供体所构建获得的水稻材料IRAT216S1（简称近等基因系NIL-g）杂交,所获得的携带转基因OE-S1TPR的杂种F1植株呈现全可育表型,且其杂种F2群体中S1座位介导的杂种偏分离现象消失,表明过量表达S1TPR能够提高保护系统的功能,消除S1座位的杂种不育。3)将OE-S1TPR与近等基因系背景下S1TPR的功能敲除突变体（s1tpr）杂交,所获得的携带转基因OE-S1TPR的杂种m F1植株呈现全可育表型。这一表型与前期工作中S1TPR基因组功能互补转化体（S1TPRt）与s1tpr的杂种mF1植株半不育表型不同,表明提高S1TPR的表达剂量能够提高S1TPR的保护功能,让杂种的所有配子得以保护而存活。4)通过遗传转化,获得RP-s背景下过量表达ΔTP1或ΔRRS的单位点插入转化体OE-ΔTP1和OE-ΔRRS。该转化体育性正常,表明ΔTP1或ΔRRS的过量表达不会影响花粉和小穗的正常生长发育。5)将OE-ΔTP1和OE-ΔRRS分别与NIL-g杂交,所获得的携带转基因OE-ΔTP1或OE-ΔRRS的杂种F1植株育性均为全可育,且其杂种F2群体中S1座位介导的杂种偏分离现象消失,表明TP2结构域对S1座位杂种不育中配子体的保护至关重要。6)利用酵母双杂交技术筛选与保护功能相关的S1TPR互作蛋白,获得了4个在水稻花粉或小穗中特异表达的候选互作蛋白。本研究结合遗传学和分子生物学实验数据,证实了TP2结构域是S1TPR保护配子的关键结构域,并进一步细化了S1TPR作为保护者参与S1座位杂种不育的遗传模型,同时也寻找到一批S1TPR的候选互作蛋白,为深入阐明其保护功能提供了重要的线索和研究思路。