BNS（Bai-Nong Sterility）雄性不育系是2003年小麦育种专家茹振钢教授发现并培育的一种新型小麦雄性不育系，具有良好的不育性和转换性，在杂交小麦生产上有重要应用价值。为研究该不育系的不育机制，本文主要做了3部分研究：（1）系统观察了2012年较高气温年份下BNS不育性的稳定性和波动性；（2）以BNS雄性不育系不育条件和可育条件下小孢子发育的关键时期—四分体时期、单核期和二核期花药为材料，利用iTRAQ方法结合二维液相色谱串联质谱技术，分离鉴定了该3个时期的花药全表达蛋白及差异表达蛋白；（3）利用生物信息学技术分析注释了重要差异表达蛋白的功能及代谢通路，主要结果如下：1.将2012各分期播种的花粉可育率和自交结实率观察结果与2008、2009年资料比较，花粉可育率上升0.46%～19.94%，部分达显著水平；自交结实率提高2.74%～34.59%，达显著或极显著水平。将开花前32d各播期子阶段的滑动积温与花粉可育率和自交结实率做相关分析，发现温度对育性影响可覆盖花粉发育绝大部分时期，开花前4天的温度影响仍达显著水平。气象资料调查表明2012年是一个温度相对较高的年份，材料种植地区4月份最低气温较近5年高1.13～3.88℃，正是该高温导致了2012年BNS不育性降低，可育率提高。2. iTRAQ方法分离和鉴定了BNS不育系不育条件和可育条件下花药不同发育时期的蛋白质，结果显示，共获得与小麦蛋白库相匹配的肽段2305个，鉴定花药蛋白质283个。以表达量差异倍数的log2值大于1.0，且P<0.05为标准，四分体和单核期均鉴定出差异表达蛋白83个，占鉴定总蛋白的29.33%，二核期鉴定出差异表达蛋白82个，占鉴定总蛋白数的28.97%；不育系三个时期鉴定出差异表达蛋白83个，占鉴定总蛋白的29.33%，转换系三个时期鉴定出差异表达蛋白81个，占鉴定总蛋白的28.62%。本文首次在小麦上建立了花粉发育四分体到二核期的总蛋白质谱和BNS不育系不育条件和可育条件的差异表达蛋白质谱。3.利用网络数据库资源对分离鉴定的差异表达蛋白进行了生物信息学的层次聚类、GO分析、代谢通路和互作网络分析，结果显示，可育条件下单核期和二核期的蛋白质表达模式相似，不育条件四分体期S1与该两类蛋白表达模式相近，与二核S3期距离最远，相似性最低。GO和KO分析显示差异表达蛋白主要集中在能量代谢上。差异表达蛋白互作网络分析结果显示，83个差异蛋白有56个具有生物学途径GO注释，根据Cytoscape图示化结果，差异表达蛋白在能量物质的生物合成过程与代谢过程的网络互作以及调节类的网络互作中比较集中。根据结果和分析认为，BNS不育性年份间的波动是温度影响的结果，不育的温敏特性是稳定的。BNS不育的可能代谢途径是温度作用了BNS的不育因子，该因子能发出凋亡信号，使细胞传输通路受阻，进一步作用能量代谢等重要蛋白，使能量供应短缺和相关代谢失调，结果导致蛋白质生物合成、糖类代谢、脂类代谢等异常，这些代谢异常最终表现为花粉中淀粉合成受阻，物质积累停止，细胞组分分解，花粉败育。