陶兴林，侯栋，朱惠霞，刘明霞，张金文，胡立敏



花椰菜温敏雄性不育系GS-19花药败育的细胞学及转录组分析

陶兴林1,2，侯栋1，朱惠霞1，刘明霞1，张金文2，胡立敏1

（1甘肃省农业科学院蔬菜研究所/农业部园艺作物生物学与种质创制西北地区科学观测实验站，兰州 730070；2甘肃农业大学/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室，兰州 730070）

【目的】对花椰菜温敏雄性不育系的花器形态、花药败育时期和败育分子机理进行研究，明确其不育特性发生的细胞学和分子机理，为进一步研究其雄性不育奠定理论基础。【方法】以花椰菜温敏雄性不育系GS-19为试验材料，不同温度（15℃和20℃）处理，采用形态学、细胞学方法及高通量测序技术（Illumina HiSeq 2500），研究其形态特征、花药败育的细胞学及分子机理。【结果】花椰菜温敏雄性不育系GS-19的育性转换受温度控制，高温（20℃）不育，低温（15℃）育性恢复。GS-19不育株与可育株花器差异显著，不育株花器显著小于可育株。花药细胞学观察发现GS-19的花药发育过程有花粉母细胞的分化，形成正常花粉囊，不产生花粉粒或者产生微量的无生活力的花粉粒，花药发育受阻于花粉母细胞到四分体时期，形成了花粉粒外壁发育异常的拟“四分体孢子”，逐渐降解，剩下花粉空壳，属于花粉母细胞败育类型。GS-19不育株和可育株花蕾转录组分析共获得67 930个Unigene，其中Nt数据库比对到相似序列数最多（52 191个），Nr数据库比对到相似序列次之（46 447个），KOG数据库比对相似序列最少（13 198个）；GO注释到25 336个Unigene；KOG注释到13 198个Unigene；KEGG注释到14 778个Unigene。基因差异表达分析发现GS-19不育株花蕾和可育株花蕾中有2 170个基因差异表达，1 078个基因上调表达和1 092个基因下调表达。……