水稻是研究单子叶植物生长发育的模式植物。同时也是重要的粮食作物,其产量影响着世界粮食的安全。伴随人类社会发展的步伐,一系列的生态问题也接踵而来,人类始终无法摆脱粮食安全的阴霾。因此,提高水稻的产量对解决日益增长的粮食需求就显得尤为重要。在水稻产量的构成因素中,育性扮演着重要角色。近年来,关于水稻育性方面的分子机理研究日渐成为发育生物学领域的一个研究热点,这也推进了水稻在遗传改良方面的应用水平。决定育性是否正常的关键在于水稻双受精过程是否完整,因此对水稻生殖发育过程进行深入研究具有重要的理论实践意义,而获得更多的育性相关突变体是研究水稻生殖发育过程的基础。在双子叶模式植物拟南芥中,调控育性方面的基因功能研究的较为深入。本实验室前期研究从拟南芥中克隆了一个与育性相关的基因AtTOD1（TurgOr regulation Defect1）,它在花粉和角果保卫细胞中特异表达,编码一个定位在高尔基体上的碱性神经酰胺酶。AtTOD1通过调控膨压来调控花粉管的生长。attod1突变体表现为花粉管体内生长变慢、穿透力下降,使得双受精过程出现异常,最终导致结实率下降。本硕士论文在AtTOD1基因研究基础上,通过生物信息学分析,找到了AtTOD1在水稻中的同源基因Os01g11220,将其命名为OsTOD1。本研究以该基因为切入点,解析其在水稻生殖发育过程中的功能,以进一步认识单子叶植物花粉管体内生长的调控机制,并为水稻遗传改良育种提供新的种质资源。OsTOD1基因全长为2122 bp,含有4个外显子和3个内含子。OsTOD1与AtTOD1基因存在着保守的共线性关系,它们均与KAT1（POTASSIUM CHANNEL INARABIDOPSIS THALIANA 1）基因紧密连锁。OsTOD1基因在水稻的生殖组织中尤其是花粉和花粉管中有高表达,而在营养组织中表达量较低。通过农杆菌介导的烟草叶片转化研究发现,OsTOD1与内质网标志蛋白共定位。将OsTOD1jg、OSTOD1jc和OsTOD1ig不同形式的OsTOD1基因分别转化到attod1突变体,结果显示它们均能够部分互补attod1突变体的表型。通过基因编辑技术获得3株纯合转基因水稻ostod1突变体。它们在营养生长阶段与野生型对照无明显的差异;在生殖生长阶段,生殖组织的发育也无明显异常,花的外部与内部形态均正常,花粉的活力也正常,对花粉进行体外萌发培养,花粉管的萌发生长也正常。为了进一步研究ostod1突变体的表型,对授粉6 h后的体内生长的花粉管进行苯胺蓝染色,结果显示突变体ostod1的花粉管生长较慢。以上研究结果初步表明OsTOD1基因能够调控水稻花粉管的体内生长。此外,以KAT1基因为标记,发现AtTOD1基因与基部被子植物如睡莲（Nymphaea colorata）,单子叶植物如香蕉（Musa acuminate）、菠萝（Ananas comosus）和水稻（Oryza sativa）,双子叶植物如番茄（Lycopersicon esculentum）等被子植物的TOD1基因均具有很好的共线性,而与番木瓜（Caricapapaya）和裸子植物如银杏（Ginkgo biloba）和火炬松（Pinus taeda）的TOD1则不具有共线性。用睡莲TOD1基因的CDS序列转化attod1突变体植株,结果显示其能够部分互补attod1突变体的表型,说明TOD1在基部被子植物睡莲中功能保守,而用番木瓜和银杏的TOD1基因的CDS序列分别转化attod1突变体植株,结果显示二者均不能互补attod1突变体的表型,说明TOD1在这两个物种中功能不保守。