杂种优势在油菜育种中的利用广泛,而细胞质雄性不育系统占有重要的地位。甘蓝型油菜hau CMS是不同于现有细胞质雄性不育的一个新的不育胞质类型,但是由于没有找到合适的恢复系而一直没能应用于三系杂交育种。本研究不仅采用1303份油菜自交系与hau CMS不育系广泛测交,从中挑选可育单株,连续自交的方法获得了稳定的恢复系,利用体视显微镜、半薄切片方法、扫描和透射电镜进行表型和花药的观察,同时还利用BSA重测序和图位克隆的方法对恢复基因Rfh进行了初定位。另外,近几年来杂种优势的利用在油菜理想株型育种中也发挥了重要的作用,而培育抗倒伏、高收获指数以及适合密植和机械化收割的油菜株型对提高产量和经济效益十分关键,其中矮秆或半矮秆油菜株型的培育十分重要。本研究中利用化学方法诱变获得的矮秆突变体bnaC.dwf具有矮化在内的多种突变表型,为了解释这些表型产生的分子机制,本研究对bnaC.dwf盛花期的茎尖进行RNA-seq,并着重分析了激素路径的差异表达基因(DEGs)与突变体生长发育缺陷之间的关系。hau CMS恢复系的主要研究结果和结论如下:1.hau CMS恢复系的成功创建:获得含不育S胞质恢复系mr73和mr98以及正常胞质N的恢复系CR127。2.恢复系恢复模式的考察:兄妹交群体的BC代以及部分亲本构建的F2代和BC代的育性分离比符合一对主效恢复基因控制的遗传模式,但也存在不少分离群体的育性分离比不明显,且育性随着温度(15-20℃影响最大)和亲本核背景差异而变得不稳定,说明了hau CMS育性恢复除了受到主效Rfh的控制,还受到微效QTLs和温度的影响。3.恢复材料中线粒体的异质性鉴定:qPCR实验鉴定2种不同胞质类型的线粒体序列共存于hau CMS恢复系和保持系中,但是orf220序列在恢复系中占主导优势;另外,不育胞质特异的线粒体序列的亚化学剂量效应与育性的变化有关系。4.BC群体中恢复单株的表型鉴定:观察发现恢复系的花药发育正常,花粉粒形态完整饱满;不育单株的败育发生在胼胝体解离期,在第8、9期时绒毡层细胞就出现比较明显的空泡化和破裂,孢粉素堆积在小孢子细胞壁外且花粉外壁结构不能形成,导致后期时小孢子降解,但是恢复单株的绒毡层正常退化且小孢子及花粉外壁发育都正常。5.恢复基因的BSA重测序及定位:对兄妹交BC1群体进行BSA重测序和ED4法关联分析后得到chrA03、chrA03_random和chrC01_random上的3个候选区间,位于chrA03上的2.43 Mb区间可能性最大;构建遗传图谱,将Rfh定位至94 kb的物理区间,遗传距离为2.98 cM。6.候选区间比较分析及候选基因测序:参考基因组上的候选区间与白菜和拟南芥的基因组共线性很高,但是可能由于候选区间存在重组和重排等现象,最终导致恢复材料的基因组在定位区间内可能存在大片段插入;并且候选区段内含有PPR或 TPR 结构域的候选基因 BnA03g05690D、BnA03g06010D和BnA03g56170D在基因序列上并没有明显的碱基差异,都不能作为候选基因。候选基因可能编码恢复复合体RFC(如其中RNA编辑复合体)相关的成员。矮秆突变体bnaC.dwf的主要研究结果和结论如下:1.突变体遗传模式和表型的分析:突变体与中双11杂交的F2代株高显示连续性变化,说明其受多对基因控制;突变体在株高、根长、节间长度和数目、田间抗性以及未成熟萌发等多方面与对照T6有显著差异。2.转录组测序分析:经过筛选和分析,在突变体和T6茎尖的转录组中共得到819个DEGs,其中有较大部分属于激素信号路径,还有属于植物与病原菌互作、糖代谢、泛素化和氧化磷酸化等多个路径,说明多个路径DEGs综合调控表型。3.IAA信号路径:DEGs对突变体茎顶端分生组织SAM和节间的细胞增殖速度和细胞伸长影响较大,与株高的形态建成有关。4.Auxin-KAN1以及auxin-JA路径:DEGs可能与突变体根的生长发育受阻和维管组织分化以及抗性变弱有关。5.ABA路径:DEGs可能与突变体的穗发芽有关,同时还与JA路径的DEGs协同降低田间生物抗性;而一些植物-病原菌互作的DEGs也可能参与其抗性下降。6.其他路径:泛素化路径的DEGs介导激素路径调控突变体表型,ET路径的MPK16和MAPK路径的DEGs可能影响突变体的磷酸化水平和表型;糖代谢路径和氧化磷酸化路径的DEGs可能与突变体的能量供应不足有关,使生长发育受阻。