细胞质雄性不育系是作物杂交育种的重要材料,也是研究花粉发育、细胞质遗传、核质互作以及时序性表达的理想材料。因此,对细胞质雄性不育分子机理的研究具有非常重要的意义。不结球白菜(Brassica campestris ssp. chienesis Makino)原产于中国,是我国南方普遍种植的大众化蔬菜,在蔬菜周年供应中起着举足轻重的作用。近年来,随着分子生物学技术的发展,对CMS的研究取得了较大的进展,但雄性不育的机理研究尚不清楚。故本研究以Pol胞质雄性不育系及其保持系为材料,从分子生物学方面入手,对不结球白菜Pol雄性不育系和保持系花期发育之间的差异表达基因进行了研究分析,有助于全面地了解高等植物中雄性不育发生的机理。同时,不结球白菜先期抽薹现象降低了产品的产量和质量,晚抽薹基因FLC的引入可避免该现象,但FLC对植物发育存在消极影响,因而,对抽薹和植物发育关系的研究具有重要意义。本文主要研究结果如下：1.不结球白菜Pol胞质不育系花期抑制性消减文库的构建以不结球白菜Pol胞质雄性不育系及其保持系为材料,采用抑制性消减杂交(supperssion subtraetive hybridization, SSH)技术,构建Pol胞质雄性不育系抑制消减cDNA文库。菌落PCR检测显示,有效重组率为91%,插入片段大小主要集中在100bp到1000bp之间。斑点杂交筛选得到32个阳性克隆,序列测定和同源性比对分析表明,15个克隆功能未知,其余涉及到激素信号转导、第二信使、光合作用、脂肪酸代谢及衰老等多个方面。2.不结球白菜BcHSP81-4基因的克隆及其在PolCMS中的表达分析从不结球白菜Pol胞质雄性不育系抑制消减cDNA文库中筛选出一条BcHSP81-4基因,经鉴定是热激蛋白家族的成员之一。从BcHSP81-4基因的氨基酸比对中,发现其与其他物种的HSP90家族具有很高的同源性。同时,本文还研究了BcHSP81-4在不同花发育时期和不同胁迫条件下的表达差异。结果表明,BcHSP81-4在35℃的热胁迫条件下,表达无显著差异,但是在盐胁迫和冷胁迫条件下,都能诱导表达。同时本文也发现BcHSP81-4基因在不育系的花蕾中高表达,因此,本研究推测BcHSP81-4基因在polCMS不育系中也可能起一定的作用。将BcHSP81-4基因片段连接到原核表达载体PGEX-4T-3,转化大肠杆菌BL21(DE3)后诱导重组蛋白的表达。经IPTG诱导后进行SDS-PAGE电泳,产生了预期大小的重组蛋白,进一步证明了该基因属于热激蛋白90家族。理化性质分析结果显示该蛋白含699个氨基酸,分子量为80.05KD,理论等电点pI值为4.95。TMpred跨膜分析结果显示,它含有1个显著的跨膜螺旋区,这个区域与ProtScale预测的疏水区基本对应。用TargetP server和WOLFPSORT server程序预测该蛋白为细胞质蛋白,二级结构以a-螺旋和随机卷曲为主。3.不结球白菜晚抽薹基因BcFLC过表达影响拟南芥的育性和抗寒性FLC在拟南芥中对开花是一个剂量依赖型抑制因子。本实验室从不结球白菜中克隆到一条FLC相关序列,命名为BcFLC,本研究将该基因在拟南芥中组成型过表达,结果发现,BcFLC可以显著延迟抽薹时间10天左右,表明BcFLC是抑制抽薹开花的一个基因。在BcFLC过表达植株中,花期的SOC1的表达量降低,但LFY和FT的表达量显著高于对照。因此本文认为BcFLC过表达植株比对照植株需要更多剂量的LFY和FT来促进开花。同时,本文还发现过表达BcFLC的拟南芥育性受到影响,主要是由于RGA和RGL等花丝抑制因子的表达量上升和SEP3等花和胚珠发育相关基因的下调造成的。在BcFLC过表达植株中,CBF1,2,3和COR15a等抗寒相关基因的表达量上调,植株抗寒性增强,表明BcFLC的过表达激活了CBF1,2,3和COR15a抗寒基因的表达,从而提高植物的抗寒性。4.外源硝酸盐和NaCl胁迫对拟南芥开花的调节植物开花受到内源和外源信号的双重调节。很多植物在一定的逆境胁迫下(如低硝酸盐和盐胁迫)都能提前开花,但有关这些胁迫是如何调节植物开花的机理尚不清楚。本研究发现低浓度的硝酸盐和NaCl胁迫能够增强GA生物合成酶GA1的活性,激活GA的生物合成。从而使得CO和SOC1的表达量增强,促进开花。但是硝酸盐和NaCl对开花光周期途径的影响是不同的。光周期相关基因CCA1和LHY在低浓度NaCl胁迫下受到抑制；但在低浓度硝酸盐胁迫下却没有显著变化。先前的研究表明,SOC1介导开花所有的内源途径：春化,自主开花,长日照和GA途径。因此,本文推测SOC1基因在介导植物内外源信号调节植物开花中起着重要作用。