论文摘要
甘蓝型油菜7-7365ABC是由两对隐性重叠基因Bnms3,Bnms4和一对隐性上位抑制基因（Bnrf）控制的隐性上位核不育（REGMS）。7-7365B中,BnMs3和BnMs4基因任意一个为显性时,育性正常;BnMs3和BnMs4位点同时双隐性突变导致不育（7-7365A）:BnMs3,BnMs4和BnRf三隐性突变能产生可育的临保系7-7365C。该临保系与7-7365A杂交后,能得到100%不育的植株,从而使隐性上位核不育实现三系配套,提高了杂交种制种效率。隐性上位核不育不仅具有较高的应用价值,同时是研究油菜花药发育调控机制的好材料。本研究通过分子生物学和细胞生物学的方法,探讨了隐性上位核不育（REGMS）的分子机理。形态和细胞学的研究发现7-7365A的花丝无法正常延伸,花粉母细胞时期的绒毡层细胞壁降解推迟,且绒毡层异常膨大,四分体时期的程序化死亡（PCD）推迟。花粉母细胞壁之间的果胶质没有降解,导致花粉母细胞不能正常分开,最终小孢子不能正常释放。同时,7-7365A中影响细胞壁降解的多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase）的活性显著低于7-7365C和7-7365B,早期影响细胞壁降解的基因Pectin methylesterase（AT3G06830）的表达也显著下调。通过7-7365A和7-7365C的SSH文库得到了在7-7365A和7-7365C中差异表达的基因,在7-7365A中显著下调的基因主要是绒毡层特异表达的基因,且部分基因的表达位于拟南芥ATMs1上游。同时发现一些线粒体中特异表达的基因在7-7365A的花药发育的不同时期上调表达,部分基因在7-7365A中提前表达。通过Real Time PCR分析7-7365A中显著下调表达的基因在7-7365ABC三种材料中的表达模式,并结合拟南芥spl,ems,ms1突变体芯片等其它研究中的结果,提出隐性上位核不育的发生可能是通过基因调控水平上的冗余机制实现:隐性上位核不育中的花药发育是由一条主要的调控路径和一条候补的路径交叉控制的,BnMs3和BnMs4是这条主要路径上的关键基因,BnRf抑制候补路径。7-7365B通过这条主要的路径控制花药发育;7-7365A中,BnMs3和BnMs4基因发生隐性突变使这条主要的路径被阻断而表现出不育。BnRf基因的隐性突变能开启候补路径,使育性恢复,故7-7365C的花药发育能正常进行。综上所述,BnMs3,BnMs4基因是控制花药发育主要路径上的关键基因,BnRf是抑制候补路径的基因。BnMs3,BnMs4的隐性突变导致绒毡层细胞壁降解推迟和四分体时期PCD推迟,编码细胞壁果胶质降解酶的基因无法正常表达,花粉母细胞无法分开而产生黏连的四分体聚合体,小孢子无法正常释放而败育。BnRf的隐性突变能开启候补路径,恢复因BnMs3,BnMs4基因的双隐性突变导致的主要路径阻断产生的不育。