烟草是一种重要的经济作物，近年来，胞质雄性不育系及杂交种的研究和推广已成为烟草农业生产的主要发展趋势和方向。本研究从三个普通烟草不育系品种及其保持系中提取线粒体DNA，根据GenBank报道的烟草线粒体DNA序列设计特异引物扩增目的基因并克隆测序。应用生物信息学方法，分析这些基因在烟草雄性不育系与保持系间核苷酸和推测蛋白各结构层次上存在的差异；提取G28和MSG28小孢子发育期花器官总RNA，应用cDNA-AFLP技术比较分析烟草细胞质雄性不育系及其保持系小孢子发育期基因的表达差异。主要研究结果如下：（1）烟草线粒体DNA提取在温室中弱光条件下培养MS中烟100、MSG28、MSK326，以及相应的保持系中烟100、G28和K326六个供试材料，通过多次差速离心提取线粒体DNA，经琼脂糖凝胶电泳检测条带清晰完整，可满足后续分子生物学实验的需要。（2）目的基因编码序列及氨基酸序列比较应用特异性引物扩增烟草线粒体电子传递与氧化磷酸化基因和外显子38个，分析其在不育系与同型保持系间核苷酸和推测的蛋白质结构的差异。在mtDNA水平上无差异的基因和外显子共25个，在转录水平上存在差异的基因和外显子共6个，在翻译水平上存在差异的基因和外显子共7个。（3）编码蛋白三级结构预测在本研究中，不育系sdh3基因有10个碱基缺失，导致预测蛋白缺失一段螺旋结构；不育系atp4基因序列发生2个碱基突变，预测的蛋白明显缩短；不育系atp6基因序列发生3个碱基突变，预测的蛋白多两个折叠部分。线粒体基因sdh3、atp4、atp6的变异，很可能是导致烟草CMS的根本原因之一。（4）小孢子发育期基因表达差异分析相同或不同引物组合对烟草不育系和保持系小孢子发育期花器官表达基因扩增均表现出丰富的多态性。回收成功15条差异片段，其中有10条在NCBI上未发现相似性序列，推测为未知基因。另外5条差异片段与STY-L、phyB、L-allo-threonine aldolase等基因相似性较高，涉及花药发育、能量代谢等途径。