种间杂交在物种进化、新物种形成的过程中起着至关重要的作用,然而,杂交种通常面临生殖隔离而导致F1代产生高败育现象。但目前对其农艺性状的研究较多,对花粉发育关键事件的细胞学分析和与花粉高败育相关基因的表达模式尚未完全阐明。因此,通过揭示杂交种雄配子发育相关的调控因素来解析杂交种花粉败育机理对物种的形成至关重要。近年来,芸薹属各基本种之间以及基本种与近缘属之间通过种间杂交形成了单倍体杂交种和异源多倍体杂交种等拓宽了遗传背景,同时也丰富了油菜种质资源。为探究杂交种雄配子败育的机理,本研究使用芸薹属白菜型油菜Brassic rapa作为母本,黑芥Brassic nigra（BB）作为父本通过种间杂交结合胚挽救技术克服生殖隔离获得人工合成芥菜型油菜单倍体Synthetic haploid of Brassica juncea（ArBn）。利用形态学、细胞学和转录组学的方式探究杂交对人工合成芥菜型油菜单倍体雄配子发育的影响。主要研究结果如下:1.通过种间杂交和胚挽救技术获得人工合成芥菜型油菜单倍体,并利用流式细胞术和染色体计数对其进行倍性鉴定。形态学观察发现,人工合成芥菜型油菜单倍体的花器官处于两亲本中间型,花药可正常开裂,花粉粒萌发沟形态异常,花粉可存活率低。2.小孢子发育细胞学观察发现,人工合成芥菜型油菜单倍体的小孢子发育过程严重异常,在小孢子发育至单核靠边期时,大量花粉无法进行第一次不对称有丝分裂,导致花粉发育停滞,并开始发生核降解,直到三核期时降解完全形成大量无核败育花粉粒。但绒毡层的结构与两亲本对比并无明显差异,在减数分裂末期开始程序性死亡,并在二核期开始退化直至三核期退化完全,这表明绒毡层可以正常发育和降解为小孢子提供所需营养物质和能量。3.减数分裂时期细胞学观察发现,人工合成芥菜型油菜单倍体小孢子发生过程中整个减数分裂过程存在缺陷,在粗线期,大量染色体处于未联会状态即出现大量染色体无法正常配对现象,导致在第一次减数分裂时出现单价染色体和多价染色体,以及染色体分离异常（染色体不均等分离、染色体桥、落后染色体以及染色体碎片）等现象。且免疫荧光定位结果显示,大部分纺锤体微管蛋白信号异常,微管阵列紊乱。4.对小孢子发生阶段人工合成芥菜型油菜单倍体与两亲本的差异表达基因的转录组学分析发现,与亲本黑芥相比,在人工合成芥菜型油菜单倍体中参与减数分裂细胞周期、DNA复制、重组修复等相关基因CYCA1;2、DMC1、ASY1和NBS1等和泛素-蛋白酶体途径相关基因SINAT4以及UBC基因家族均下调表达;且微管蛋白相关基因TUA2和TUB9较双亲下调表达。这表明,种间杂交后,人工合成芥菜型油菜单倍体的减数分裂过程基因表达模式发生了广泛变异。5.对小配子发生阶段的人工合成芥菜型油菜单倍体与两亲本的差异表达基因进行转录组学分析,结果表明,花粉发育相关基因（LBD27、PIRL1和PIRL9等）、精细胞分化相关基因（DUO1、DAZ1和DAZ2等）与双亲相比均下调表达,有丝分裂相关基因（NDC80、APC、ZW10和ADF10）较亲本黑芥下调表达,细胞壁形成相关基因（PME48,VGDH,COBL10等）较亲本白菜型油菜下调表达。此外,参与苯丙素合成途径中木质素合成相关基因（CYP73A、CCR和PRDX6等）较白菜下调表达、参与蜡质合成过程中长链脂肪酸的合成相关基因（FAR、WAD1）较黑芥下调表达。这些研究结果表明,种间杂交不只影响了人工合成芥菜型油菜单倍体减数分裂基因表达模式,也影响了花粉发育和精细胞分化的过程。此外种间杂交还影响了孢粉素和蜡质的生物合成从而影响了花粉壁的形成。综上所述,细胞学分析发现,种间杂交影响雄配子的整个发育过程（包括减数分裂染色体行为、微管动力学、小孢子发育与精细胞分化）,造成人工合成芥菜型油菜单倍体的花粉大量败育。转录组学分析发现,一些参与减数分裂细胞周期以及与花粉发育相关的途径均受到显著变化,并且从中筛选到了一些关键候选基因,可以很好的解释细胞学中的异常现象。因此,本研究通过人工合成芥菜型油菜单倍体的雄配子发育过程的细胞学研究及转录组学分析来揭示了其花粉败育的可能因素以及相关分子调控网络,为更好的了解新形成的杂交种的雄配子发育过程的遗传变化提供理论依据。