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花药外层和花粉外壁，是植物花药发育过程中的天然屏障，它们可以保护花药免受外界不利环境的影响。孢粉素是花粉外壁的主要成分，它合成于绒毡层细胞并被分泌到小孢子表面。花药外层的主要成份为角质和蜡质，它们可以保护花药免于外界不利因素侵害和水分丢失。绒毡层基因的适时表达，在花药外层和花粉外壁的发育方面起到非常重要的作用。 本研究主要内容包括：⑴通过不同发育时期花药树脂半薄切片分析，得知chb15突变体花药小孢子无法正常液泡化。⑵通过对野生型和突变体花药外层、花药内层及花粉外层形态结构的扫描电子显微镜观察比较，结果表明:野生型花药外层表面存在网格状结构，而突变体的是光滑的;野生型花药内部表明附着大量乌氏小体，而突变体的则很少;野生型花药富含饱满的成熟花粉粒，其花粉粒外壁结构明显，而突变体花药内部花粉粒形状干瘪且外层结构异常。⑶为了研究花药表面组成成份，我们对野生型和突变体花药进行了表面蜡质和角质单体的测定。结果表明，突变体花药蜡质含量低于野生型，其中蜡质成份C33烷烃含量极显著降低;突变体花药的角质单体C18:09/10羟基二酸含量也显著低于野生型。⑷为了精细定位控制突变体chb15雄性不育性状的基因，我们构建获得了有480个单株的F2分离群体，和2012个单株的BC1F1分离群体。利用一系列的分子标记，通过图位克隆的方法，我们推测位于10号染色体长臂上的GRMZM5G830329是目的基因，相对于野生型，此基因在突变体中存在一个848bp的片段缺失。⑸经过CRISPR/Cas9基因定点编辑系统，对GRMZM5G830329基因进行基因敲除验证其功能。转基因株系的成熟花药无法被I2-KI溶液染色，这与chb15突变体的表型相似。由此认为，chb15突变体的雄性不育性状是由GRMZM5G830329基因功能缺失造成的。为了进一步确认目的基因，我们分别将玉米中30种已知的雄性不育突变体材料与chb15进行等位测验，结果表明，chb15与ms10等位，但ms10突变基因仅被初步定位在玉米10号染色体。ms10中的GRMZM5G830329基因除了存在与ms15相同的848 bp的片段缺失外，还存在一个772 bp的片段缺失。⑹为了研究目的蛋白GRMZM5G830329在进化过程中的功能，我们挑选了与其同源关系最近的10个蛋白序列，进行系统进化树研究。结构表明，目的蛋白属于CYP703亚家族，与拟南芥中CYP703A3和水稻中CYP703A2为同源蛋白，参与羟基脂肪酸代谢途径。系统进化树和角质代谢组学研究，证实了CHB15蛋白参与羟基脂肪酸代谢途径。⑺荧光定量PCR结果表明CHB15基因主要在减数分裂后期单核时期的花药中特异表达。⑻原位杂交实验结果表明CHB15基因主要在液泡化时期绒毡层细胞中特异表达。⑼CHB15蛋白亚细胞定位研究结果表明，其主要存在于细胞内质网中。这也进一步表明CHB15蛋白参与绒毡层细胞内质网上脂肪酸代谢和孢粉素前体合成的生物学过程。⑽对单核期野生型和突变体花药进行的RNA-seq分析结果表明，突变体中大部分脂肪酸代谢相关的基因表达水平均呈现下调。