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花药的发育是非常复杂和高度有序的生物学过程。花药发育的不同阶段涉及很多基因的有序表达。甘蓝型油菜是一种非常重要的油料作物之一,具有很强的杂种优势,然而我们对其花药发育的机制知之甚少,基因芯片技术是一种强有力方法,可以有效地用于大规模检测基因的表达谱及研究基因调控网络和发育的分子机制。利用基因芯片技术研究甘蓝型油菜不同组织及不同发育阶段花药的转录组,有助于鉴定花药发育相关基因,为揭示油菜花药发育的分子机制及调控网络奠定基础工作。本研究以甘蓝型油菜中双9号的叶片（Le）,小花蕾（简称SB,长度小于1mm,处于花粉母细胞时期）,中花药（简称An-MB,是取自1-3mm花蕾中的花药,处于四分体至单核靠边期）,大花药（简称An-LB,取自大于3mm的花蕾中的花药,处于单核晚期至成熟花粉粒时期）为材料,利用Agilent Brassica Oligo Microarray（4×44K）芯片研究了甘蓝型油菜不同发育时期花药的转录组,分析比较了不同发育阶段花药与叶片转录组和不同发育阶段花药转录组差异表达基因的分布状况;同时对油菜不同发育阶段花药的差异表达基因进行了表达模式聚类分析,并分析了差异表达基因的主要功能和涉及的显著代谢途径。最后,利用qRT-PCR方法对基因芯片分析结果的可信性进行了验证。主要研究结果如下:（1）在油菜的Le、SB、An-MB、An-LB中检测到的转录本数目分别为30509,32290,33300,32443;在不同发育阶段花药样品中检测到的转录本数数目相近,均高于叶片中的转录本数目;在中花药中检测到的转录本的数量最多。（2）比较Le、SB、An-MB和An-LB 4种样品的转录组;发现在4中样品中共有的转录本种类有28279个;在3个花药相关组织中均表达而在叶片中没有表达的转录本种类的有1520个,在叶片中特有的转录本有402个,SB特有的转录本有466个,An-MB特有的转录本有684个,An-LB中特有的转录本有963个。这些在特异发育阶段花药中特有的转录本和在3个花药相关样品中表达而在叶片中不表达的基因可能是与花药发育相关的基因。（3）以P-value＜0.001和Fold change＞2为差异基因的筛选标准,通过不同样品两两比较,筛选出在4个组织的2个以上组织中差异表达的转录本为11678个。将SB、An-MB和An-LB的转录组分别与Le转录组比较发现差异表达的转录本共有8704个;其中,至少在花药发育的1个阶段上调表达的转录本数目共4098个;在花药发育的3个阶段均上调的转录本有66个;至少在花药发育的1个阶段下调的转录本数目共有4643个;在花药发育的3个阶段共同下调的转录本为672个。随着花药发育逐渐成熟,其与叶片间差异表达（包括上调和下调）转录本的数目也在增加。此外,对3个不同发育阶段花药样品的转录组进行比较,结果发现An-LB、An-MB和SB间差异表达的转录本共5939个;其中上调转录本共有2496个;在An-MB/SB,An-LB/SB,An-LB/An-MB中均上调的转录本仅有7个;下调转录本共有3465个,在An-MB/SB,An-LB/SB,An-LB/An-MB中均下调的转录本仅有2个。（4）利用DAVID在线软件分别对Le、SB、An-MB和An-LB之间的差异表达基因进行注释和功能分类。结果表明,SB、An-MB、An-LB与Le比较上调差异基因的显著性GO分别有87、61、114项;An-LB/SB上调的显著性GO功能分类有116个。An-MB/SB上调的显著性GO功能分类有16个。An-LB/An-MB上调的显著性GO功能分类有51个。利用KOBAS对油菜不同发育时期的花药与叶片的差异表达基因进行代谢途径分析;结果表明:SB、An-MB、An-LB与Le 比较上调表达基因参与2,3,7条pathway（P-value＜0.05 且 FDR＜0.05）。An-MB/SB 上调表达基因参与 2 条显著性 pathway。An-LB/SB上调表达基因参与7条显著性pathway。An-LB/An-MB上调表达基因参与3条显著性的pathway。（5）利用K-means方法将11678差异表达基因按照其在Le、SB、An-MB和An-LB样品的表达模式聚为30类,每类中包含的基因数为89～844;表达模式被聚为Cluster 1,3,5,6,11,12,27,29包含1281个差异表达转录本,这些基因至少在1个以上的花药发育阶段（SB、An-MB或An-LB）显著上调表达,预示着这些基因与花药或者花粉发育密切相关,或者在花药发育过程中具有重要作用。这些表达模式类别中,有些类基因只在花药发育的早期（SB中）显著上调表达;有些类基因在花药发育的中期（An-MB中）显著上调表达;有些类基因在花药发育的后期（An-LB中）显著上调表达;有些类基因在花药发育的各阶段均显著上调表达。这些花粉发育密切相关的基因主要涉及与花粉壁形成,花粉发育相关的转录因子,花粉管的发育,脂肪酸合成等生物学过程。（6）在对差异基因表达模式聚类分析基础上,从不同表达模式中随机选取了 8个基因,用qRT-PCR方法对其在Le、SB、An-MB和An-LB样品中的表达水平进行了定量分析,并将分析结果与基因芯片分析结果进行了比较。结果表明qRT-PCR结果与基因芯片结果趋势基本一致。说明本研究所得的基因芯片数据是可靠的。本研究大规模筛选了一批油菜花药发育相关基因,这些结果将为今后进一步分离鉴定花药发育相关重要基因提供了重要基础资料;也为进一步研究油菜花药发育的分子机制及调控网络提供一定有用信息。