蛋白质赖氨酸乙酰化修饰（lysin acetylation,Kac）是一种普遍存在的可逆的蛋白质翻译后修饰（Post-translational modification,PTM）。研究表明，PTM可调控基因表达，参与花粉发育，最终影响植物育性。红麻具有较强的杂种优势，细胞质雄性不育（Cytoplasmic male sterility,CMS）是其杂种优势利用的主要途径。目前还未见关于蛋白乙酰化修饰调控红麻细胞质雄性不育发生或者调控花药和花粉发育的报道。因此，本研究以红麻CMS系UG93A及其保持系UG93B花药为研究材料，对花药的乙酰化修饰蛋白质组进行研究，鉴定与红麻CMS相关的乙酰化修饰差异蛋白及其参与调控红麻花粉发育（败育）的代谢途径；分析乙酰化修饰对关键蛋白的影响；同时对红麻组蛋白的乙酰化开展研究，克隆鉴定组蛋白去乙酰化酶家族基因，分析其亚细胞定位及基因表达模式；并对组蛋白去乙酰化酶HcHDA19的生物学功能进行研究，以期更好地理解红麻蛋白质乙酰化共价修饰的调控机制。研究结果对于揭示红麻细胞质雄性不育发生过程中的乙酰化调控机制具有重要意义；同时可以拓展对蛋白乙酰化修饰在花粉发育过程中的调控作用的认识。本研究获得的主要研究结果和结论如下：
　　1.利用laber-free LC MS/MS技术对红麻CMS系UG93A及其保持系UG93B双核期花药进行乙酰化蛋白质组学分析。结果表明，在UG93A和UG93B花药中总计鉴定到672个蛋白上的1204个赖氨酸乙酰化修饰位点。UG93A和UG93B之间共有56个乙酰化修饰差异蛋白（|Fold change|≥2,P-value＜0.05），其中，92%的乙酰化差异蛋白位于细胞质中，其余8%定位于细胞核中。这些乙酰化差异蛋白主要富集于代谢酶活性、转移酶活性以及结合调控等功能类型，大多参与糖酵解/糖异生、柠檬酸循环（TCA）、碳代谢、氧化磷酸化（OXPHOS）和氨基酸生物合成等物质与能量代谢过程，与花药和花粉发育密切相关，这56个差异蛋白可能参与调控红麻细胞质雄性不育的发生。
　　2.能量代谢在花药和花粉发育中起着重要作用，与植物的育性密切相关。选取能量代谢关键酶三磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）来研究乙酰化修饰对蛋白活性的影响。UG93A中GAPDH蛋白第188位点的赖氨酸乙酰化修饰水平较UG93B下调了2.24倍，通过点突变将该位点编码的赖氨酸突变为精氨酸后，构建pPIC9k载体对突变前后的GAPDH进行酵母表达重组蛋白，酶活性检测发现K188位点的乙酰化正向调控GAPDH的酶活力，该位点乙酰化修饰水平下降导致GAPDH的酶活力降低，影响能量代谢过程，能量供应不足可能引起红麻雄性不育的发生。Pull-down和BiFC实验证明组蛋白去乙酰化酶SRT2重组蛋白与GAPDH重组蛋白存在互作。SRT2可催化GAPDH发生去乙酰化反应，GAPDH整体乙酰化修饰水平负调控其酶活力，表明乙酰化修饰对酶的活性产生重要影响。
　　3.组蛋白的乙酰化修饰参与染色质结构重塑进而对基因的表达起调控作用。红麻花药乙酰化蛋白质组学分析共鉴定了17个组蛋白乙酰化修饰位点。利用H3K9ac、H3K27ac和H4K5ac组蛋白特异性位点的乙酰化修饰抗体对UG93A和UG93B双核期花药的组蛋白进行Western Blot检测，结果显示这3个组蛋白位点的乙酰化修饰水平在UG93A和UG93B间存在差异，表明H3K9、H3K27和H4K5的乙酰化修饰参与调控了红麻细胞质雄性不育的发生。
　　4.克隆鉴定了6个红麻组蛋白去乙酰化酶基因，并对其进行生物信息学、时空表达以及亚细胞定位分析。结果发现，这6个HcHDACs基因在UG93A及UG93B的根、茎、叶以及花药组织中都表达，表明它们广泛参与了红麻的生长发育过程。在花药发育的单核期及双核期，HcHDA19在不育系中的表达量均显著高于保持系。亚细胞定位结果显示HcHDA2和HcHDA8定位在细胞核，HcHDA6和HcHDA19定位于细胞核与细胞质，HcHDA9主要集中在细胞核与细胞膜，不同的亚细胞定位暗示着它们不同的生物学功能。
　　5.构建了红麻组蛋白去乙酰化酶基因HcHDA19的CRISPR-Cas9基因编辑载体和过表达载体进行转基因验证。通过针刺—真空渗透辅助农杆菌介导法将CRISPR-Cas9基因编辑载体转化红麻，获得了阳性植株，但其靶位点未发生编辑。过表达HcHDA19对烟草及拟南芥花粉的育性没有影响，但HcHDA19通过调节FLC的表达影响拟南芥的抽薹时间，还通过H3K27和H3K9位点的去乙酰化调控相关基因的表达来提高拟南芥对盐胁迫的耐受性。