化学杂交剂诱导的生理型不育(PHYMS)是小麦雄性不育系的重要来源之一。SQ-1是一种新型化学杀雄剂,它能诱导小麦产生95%-100%的雄性不育。在生产上,应用SQ-1已经组配出一批超高产、优质、多抗的杂交小麦新品种,但是对于PHYMS的机理尚不清楚,尤其是对PHYMS花粉败育的内部代谢知之甚少。为了阐明PHYMS花药发育能量代谢过程的作用机制,本研究首先通过细胞学的方法对PHYMS系的花药绒毡层发育,小孢子的细胞分裂及淀粉积累等情况进行了观察,同时测定了丙酮酸含量,初步分析了能量供应对小麦花粉发育的影响；并以[aPDK作为研究的主体,采用普通克隆技术,TAIL-PCR以及原核表达对该基因的分子特征进行了分析；其次采用半定量RT-PCR技术检测了TaPDK及其底物蛋白基因TaPDC-E1α在小麦花药中的表达；最后,利用酵母双杂交技术筛选了TaPDK的互作蛋白,并结合实时定量PCR技术分析了这些蛋白基因的表达模式,进一步探讨了这些基因与能量代谢以及花粉发育的关系。获得的主要结果及结论如下：1.细胞学观察结果表明,与正常可育系相比,绒毡层在PHYMS系的小孢子发育早期提前解体；小孢子细胞分裂出现异常,大部分小孢子细胞停止在单核和二核期不再分裂。此外,PHYMS系的成熟花粉中几乎没有淀粉颗粒的累积。丙酮酸含量的测定显示,小麦PHYMS系中的丙酮酸含量一直处于较低的运行状态。因此,致使小孢子这种异常的发育与能量供应不足密切相关。2.小麦TaPDK基因编码364个氨基酸残基,蛋白分子量为41KD,与原核表达出的融合蛋白分子量基本一致。保守结构的分析发现TaPDK含有线粒体支链α-酮酸脱氢酶激酶家族和类组氨酸ATP酶家族；同时,进一步对其启动子序列分析表明TaPDK含有多种顺式作用元件。因此,TaPDK分子序列的功能多样性,暗示了PaPDK参与了多通路的代谢调节。3.半定量RT-PCR结果表明,TaPDC-E1α在PHYMS系中表达量最低,说明经杀雄剂SQ-1诱导形成的生理型不育系在败育过程中其能量代谢途径更容易受到影响。此外,TaPDK基因在PHYMS系中表达下调,而在遗传型不育系中表达上调,表明对TaPDK基因进行调节的上游信号机制在小麦PHYMS系与遗传型不育系中不一致。4.通过酵母双杂交技术筛选TaPDK的互作蛋白,共获得24个阳性克隆,这些基因共编码8种不同的蛋白质,分别是多聚泛素,CBS结构域包含蛋白,非特异性脂质转移蛋白前体,增殖细胞核抗原,甘油醛-3-磷酸脱氢酶,肌动蛋白,鸟嘌呤核苷酸结合蛋白p亚基,查尔酮合成酶基因及功能未知蛋白。这些候选蛋白参与了蛋白降解,能量供应,细胞分裂及花粉的形成,这表明TaPDK除参与调节丙酮酸脱氢酶复合体的活性外,该蛋白在花粉发育的过程中还起着其他多样化的作用。5.对TaPDK互作蛋白基因的定量表达分析表明,TaPUbi仅在PHYMS系中表达上调,在同遗传背景的遗传型不育系和相应的近等基因系中表达没有变化。因此,说明SQ-1的喷施诱导了该基因的表达,多聚泛素介导的泛素蛋白酶体途径在PHYMS系中参与了对TCA途径的能量调节。TaPCNA在不育系和可育系中的表达一直呈现出依次下降的表达趋势,但是无论是在PHYMS系还是同背景的遗传型不育系中,TaPCNA的表达均高于可育系。TaCBS在不育系及可育系中无明显差异,但在三核期,该基因在不育系中的表达高于可育系。这可能是不育系中花粉发育后期能量严重不足,CBS结构域蛋白作为细胞能量的传感器,在SQ-1诱导花粉败育的能量应急中参与能量水平的调节。TanLTP在不育系中的高表达,应该与SQ-1喷施后花粉形成过程的防御反应有关。