水稻是我国重要的粮食作物。两用核不育水稻是一类在限制性条件下不育、但在非限制性条件下育性恢复的特殊水稻类型。它既可以作为不育系又可以当作保持系，一系两用，是两系杂交稻育种的关键材料。　　株1S是一类温度敏感型两用核不育水稻，育性临界温度在22-23℃，23℃以上表现为雄性不育。株1S育性稳定，具有广亲和性，在两系杂交早稻育种中广泛应用。目前，控制株1S温敏不育的基因和分子机制还不清楚。我们通过构建株1S与9311的F2群体，初步定位了株1S的温敏不育基因。同时，我们构建了株1S的9311背景近等基因系材料。通过BC6F2群体，我们将株1S的温敏不育基因精细定位在2号染色体短臂上一段约21 kb的区间内，该区间包含5个编码基因。测序显示，LOC_Os02g12290基因编码区发生GCG＞TAG的突变，造成提前终止。我们用野生型的LOC_Os02g12290基因组片段互补株1S，转基因株系在正季（高温）大田种植育性恢复正常;将野生型材料日本晴中的Os02g12290基因敲除，转基因株系出现不同程度的花粉不育，这说明LOC_Os02g12290是控制株1S温敏不育的基因。　　LOC_Os02g12290所在位置与已报道的tms5重合，测序显示安农S-1的tms5含有相同的点突变，因此我们认为LOC_Os02g12290是TMS5基因。进一步对我国两系杂交稻育种中主要的两用核不育系进行TMS5位置测序，23个不育系中有20个含有tms5位点。2010年统计数据显示，我国推广的88个两系杂交稻组合中，65个组合（占73.9％）都是由含有tms5位点的两用核不育系配组选育而来，这些组合的推广面积超过262万公顷，占两系杂交稻总面积的81.5％。由此可见，tms5位点是我国两系杂交稻育种主要的温敏不育基因资源，在我国两系杂交稻育种中占有重要地位。　　TMS5编码一个短版本的RNase Z同源蛋白，命名为RNase ZS1。RNase Z是一类在微生物、动物和植物中都保守的RNA内切酶。线虫基因组有一个RNase Z的同源基因hoe-1，将hoe-1敲除，线虫的生殖腺发育出现异常，提示RNase Z可能在动植物的生殖发育中发挥重要作用。RNase Z在细胞核内对tRNA3末端进行加工，促进tRNA的成熟。我们检测野生型材料9311和近等基因材料NIL5和NIL8中3个tRNA的积累水平，没有发现明显的区别。亚细胞定位显示，RNaseZS1定位细胞质而不在细胞核中，这与野生型和突变体中tRNA的积累水平不变相一致。　　RNase ZS1作为tRNA加工酶定位于细胞质，我们推测可能会影响mRNA的代谢。我们对9311、NIL5和NIL8在22℃和30℃处理，然后进行转录组分析。结果发现有37个基因和216个基因分别在NIL5和NIL8中共同上调和下调表达。Gene ontology分析显示多个基因在泛素和泛素化途径中富集。通过转录组和实时定量PCR分析，我们一共鉴定到4个ubiquitin-60S ribosomal protein L40(UbL40)基因响应温度、并在NIL5和NIL8里共同上调，提示RNase ZS1可能直接对UbL40进行加工。体外实验显示，RNase ZS1可以切割UbL401和UbL404 RNA。降解组信号分析显示，UbL404上的降解信号在9311相对富集。用RNA连接酶介导的cDNA5末端快速扩增实验检测UbL401上的降解信号，多个切点仅在野生型材料中被检测出来，显示RNaseZS1直接介导了对UbL401的降解。　　上述结果初步证明，RNase ZS1通过对UbL40的切割调控细胞质中UbL40mRNA积累，过量的UbL40可能导致水稻花粉不育。为了证实上述推测，我们进一步在野生型水稻日本晴中过表达UbL404，结果发现转基因株系出现不同程度的花粉不育，显示UbL404的累积可以导致花粉不育。