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近些年来，全球气候发生较大变化，极端高温天气出现频率变大，造成了粮食作物的大量减产，通过遗传改良培育耐高品种是应对这一挑战的重要方式。为了研究水稻高温耐受性的遗传基础和调控机理，为耐高温育种打下基础，我们用一套以耐高温的非洲栽培稻作为供体亲本，以相对高温敏感的粳稻品种武运粳7号为受体亲本的染色体片段替换系为研究材料，通过图位克隆方法成功分离克隆了一个来源于非洲稻的调控水稻高温耐受性的QTL-TT1。进一步用多种方法研究了其调控水稻高温耐受性的可能机理，并探讨了其在生产实际上的应用价值以及在植物适应环境温度过程中发挥的作用。具体结果小结如下: 通过对替换系的耐高温筛选，我们初步定位到一个来自非洲稻的耐热QTL，将该QTL命名为TT1(Thermo-Tolerance1)。通过精细定位，最终将TT1定位在12.69kb的区域内。该区域内包含两个候选基因，其中一个编码26S蛋白酶体的一个亚基，由于研究表明蛋白酶体在逆境下蛋白代谢过程中可能发挥重要作用，我们将其作为TT1的候选基因进行研究。两个亲本间的序列比对发现，虽然在基因组水平上有多个SNP，但是只有一个造成了氨基酸的变化，非洲稻中该位置是组氨酸，而在武运粳7号中则为极性氨基酸精氨酸，推测该SNP造成了蛋白功能的差异。过表达该基因使水稻表现出明显的高温耐受性;而将该基因knock down的植株则表现出高温敏感表型。这些转基因实验结果验证了该基因确实是调控水稻高温耐受性的功能基因。表达分析结果表明该基因在水稻的各种组织中均有表达，并且其表达明显受到高温诱导，显示其在高温逆境中可能发挥的作用。 对过表达TT1CG14植株及其对照在高温处理前后的转录组进行分析表明，高温耐受的TT1CG14转化植株表达谱有明显变化:逆境响应基因上调而正常代谢和发育过程的基因受到抑制进而保护植物。对近等基因系NIL(WYJ)和NIL(CG14)高温处理前后的蛋白质组和泛素化蛋白组的研究发现，NIL(CG14)的蛋白质组表现出一定的“热诱导”模式;而在高温胁迫下，NIL(CG14)则积累更少的泛素化的响应蛋白，表明其清除变性蛋白的效率更高，能更好地维持逆境下的蛋白动态平衡。MG132处理实验发现，抑制水稻或者拟南芥的26S蛋白酶体途径，确实会对植物的高温耐受性产生影响。拟南芥26S蛋白酶体一些亚基的突变体表现出明显的高温敏感表型，这进一步证实了该复合体在植物响应高温过程中的重要作用。根据上述结果推测，在高温胁迫下TT1 CG14可能具有较强的清除变性蛋白的能力，从而增加了水稻的高温耐受性。 近等基因系NIL(CG14)在正常条件下的生长发育以及各种农艺性状与轮回亲本没有明显区别，但是表现出明显的高温耐受性，在高温环境中能减少谷粒产量的损失，表明TT1CG14是一个在水稻耐高温品种改良上有重要价值的QTL。在拟南芥和高羊茅中转入TT1CG14以后，阳性株系表现出高温耐受性。表明TT1CG14在其他作物的耐高温育种上也有潜在的应用价值。 TT1位点在籼稻和粳稻中也存在多态性。对612份栽培稻和428份野生稻的单倍型分析结果显示，该位点的单倍型分布和纬度有明显相关性;实验研究表明，该基因的表达水平和其高温逆境下的存活率之间也存在明显的相关性。这提示我们，该基因位点很可能在水稻适应环境气温变化的过程中也有重要作用。