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水稻杂种优势利用是提升水稻产量的有效途径,而水稻雄性不育则是杂交水稻推广和应用的基础,因此,对于水稻雄性不育的研究显得十分重要。近年来的研究表明,花粉育性与花粉壁的发育密切相关,正常发育的花粉壁能够有效的保护雄性配子体,并有助于花粉萌发。然而,目前对水稻花粉壁发育机制的研究相对拟南芥仍然滞后,为深入了解水稻花粉壁发育机制,本研究通过对籼稻9311的EMS诱变库进行筛选,发现了一个新的雄性不育突变体,成功克隆了该雄性育性控制基因,并验证功能。主要研究结果如下:1.突变体表型鉴定。通过对籼稻9311的EMS诱变库进行筛选,获得一个新的雄性不育突变体,该突变体表现出正常的营养生长及花器官形态,但花粉粒显著减少、干瘪萎缩、碘染不着色。因此,我们将该突变体命名为lsp1（Less and shrunken pollen1）。半薄切片结果显示lsp1在花药发育第11期时绒毡层异常肿胀;在第12期形成无内含物的花粉。电镜观察发现其花粉外壁的柱状体发育异常,花粉内壁缺失。2.基因定位克隆。利用基因组重测序结合MutMap技术分析发现一个特定SNP连锁位点（G>A）,位于基因LOCOs01g61940唯一的外显子上,导致编码的蛋白第587个氨基酸改变（Ser>Asn）。结合lsp1的F2代群体共分离验证,初步确定候选基因为LOCOs01g61940。3.候选基因验证。我们利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对LOCOs01g61940进行编辑,得到的5个纯合缺失突变体（KO）植株（日本晴Nipp背景）,表型与lsp1基本一致。结合KO植株F2代群体共分离验证,确定LOCOs01g61940就是控制该雄性不育性状的基因LSP1。4.蛋白结构分析。LOCOs01g61940编码一个ABCG家族转运蛋白OsABCG3,在单双子叶植物之间是高度保守的,这表明OsABCG3的生物学功能可能与其在拟南芥中的同源基因AtABCG1、AtABCG16相似。3D蛋白建模分析结果显示,在lsp1突变体中,LSP1/OsABCG3基因的突变导致其编码蛋白结构中的一个β折叠和两个α螺旋发生改变。5.组织表达模式。qPCR和GUS实验结果显示,LSP1/OsABCG3在第9期花药的体细胞层和小孢子中表达量最高,其次是在第11期的小孢子中特异表达。这表明LSP1/OsABCG3参与到花药及花粉发育过程。6.亚细胞定位。通过水稻原生质体瞬时表达实验,发现LSP1/OsABCG3蛋白定位于细胞质膜上,表明其可能在细胞质膜上行使功能。综上所述,我们克隆了一个新的雄性不育控制基因LSP1,其编码一个ABCG家族转运蛋白OsABCG3,在水稻花粉壁发育过程中发挥重要作用。