细胞质雄性不育（Cytoplasmic Male Sterility,CMS）,影响雄性不育系的选育、核质互作、线粒体半自主遗传系统和作物杂种优势等。CMS是细胞质基因与细胞核基因相互作用的结果,其在作物中的相关效应研究引人关注。烟草作为一种重要的模式作物,而线粒体作为植物重要的功能细胞器,其ATP酶复合体至关重要。本研究选取具有相同核背景的保持系及其CMS系共三对品系的烟草作为材料进行研究,通过对比样本在线粒体ATP合酶中的5个亚基（orfB、orf25、atp9、atp1和atp6）的DNA、RNA序列差异、编辑位点差异、蛋白质各级结构差异以及蛋白互作差异,探讨ATP合酶与烟草雄性不育之间的关系。并对不育系及其同型保持系就关键基因编码蛋白互作进行酵母双杂交试验验证,深入探讨蛋白质互作与雄性不育的相关性。另外,由于RNA编辑与烟草CMS关系密切,且现阶段公布的烟草RNA编辑位点十分有限,于是我们利用相对完善的模式植物拟南芥、欧洲油菜和水稻的线粒体RNA编辑位点信息,结合自测的烟草线粒体ATP合酶编辑位点,基于非线性的特征筛选方法（High-dimensional Descriptor Selection Nonlinearly,HDSN）及非线性的建模方法支持向量分类（Support Vector Classification,SVC）构建出适用于烟草RNA编辑位点的高精度预测模型,以期为研究编辑相关的生物学现象提供帮助。相关研究表明:1)不育系中5个目的基因的序列分别存在1到12个不等的碱基突变,并分别导致1到10个不等的氨基酸变化;2)RNA编辑方式均为C→U的转换,其中atp6基因在不育系中发现6个编辑位点造成了6个编码氨基酸变化;3)氨基酸改变引起了蛋白质一级结构、二级结构、超二级结构和三级结构不同程度的差异,其中ATP6差异最显著;4)蛋白相互作用预测推测ATP酶中ATP9和ATP6两个蛋白间有相互作用,酵母双杂交实验证实较保持系而言,不育系中ATP6与ATP9蛋白互作更明显;5)构建出两个适用于烟草线粒体RNA编辑位点的高精度预测模型（Ina₉5和Ina₉6）,独立测试精度分别达到0.91和0.87,优于以往同等效用模型。综上所述,序列、结构及蛋白质互作等多方面分析均支持atp6为线粒体ATP酶中关键基因且最可能与育性相关,并且我们构建的高精度线粒体RNA编辑位点预测模型在自测烟草ATP合酶的编辑位点预测方面表现优异,这些研究均为后期工作从ATP合酶扩展到线粒体组学层面打下坚实基础,为进一步解析作物CMS提供有力支撑。