玉米C型细胞质雄性不育材料具有育性稳定、败育彻底和无细胞质弊病等特点,具有较好的应用前景。但目前其败育及恢复机理尚不明确,mt DNA作为CMS-C的承载因子。因此,挖掘线粒体不育相关基因、剖析其作用机理,对育种应用具有重要意义。本研究以雄性不育系K932S和K169S、保持系K169,和近等基因恢复系K932R为材料,测定比较花药发育不同时期线粒体呼吸链5个复合体的活性,以期明确与败育紧密相关的复合体;并利用二代测序技术对供试材料进行线粒体基因组测序分析,通过线粒体差异基因的比较分析,旨在从mtDNA一级结构上筛选出可能与CMS-C相关的ORFs,为进一步在分子水平上阐明其败育机理提供理论依据。主要结果如下:1.不同花药发育时期线粒体复合体活性测定结果表明,除花粉母细胞时期复合体II、IV外,其余时期不育细胞质复合体I、II、IV活性在K169核背景下显著高于K932,绝大多数时期复合体III、V的活性在K932核背景下显著高于K169,但存在恢复基因时,可改变部分时期不育细胞质不同线粒体复合体的活性。在二分体时期,不育细胞质复合体II、III、V活性显著低于正常可育胞质,而其他多数时期5个复合体的活性则相反。由此可见,在花药发育不同时期,不同核背景对玉米CMS-C不同线粒体复合体活性均有显著影响,相同核背景下不育细胞质复合体II、III、V活性显著降低,可能与花药败育关键时期密切相关。2.通过Illumina Hiseq高通量测序、组装和注释,获得4个线粒体基因组图谱。其中,不育细胞质K932S、K169S和K932R基因组总长分别为739676bp、739723bp和739765bp,GC含量分别为43.97%、43.96%和43.97%;而正常胞质K169为569617bp,GC含量43.93%。注释到蛋白编码基因33个,其中cob等6个在不育胞质中为双拷贝,而在正常胞质中为单拷贝;atp4等5个在不同胞质线粒体基因组中序列存在差异。另外,还注释到t RNA基因15-16个和r RNA基因3-4个,在正常胞质基因组中均比不育细胞质多1个。说明不同核背景对CMS-C线粒体基因组总长影响不大,但与正常细胞质基因组大小差异明显。3.对4个线粒体基因组进行比较分析,发现K932S、K169S和K932R中100bp-1kb和大于1kb的重复序列分别有12个和7个,而K169中分别有6个和4个,其它小于100bp的短片段重复在不同基因组间差异较小;3个不育胞质基因组的共线性在99%以上,而不育胞质与正常可育胞质基因组相似度为95%。4个基因组中检测到高度同源片段9个,且这些共线性片段在K932S、K169S和K932R中的排列顺序一致,但与K169相比,其中3个片段发生反转。说明玉米CMS-C线粒体基因组在组成上极为相似,但不育胞质与正常胞质间存在结构上差异,大于100bp重复序列是造成基因组大小差异的主要原因。4.预测4个线粒体基因组所有ORFs（≧300 bp）发现,K932S、K169S和K932R线粒体基因组ORFs分别有146个、145个和145个,K169为151个,其中不育细胞质中双拷贝数均为50个,而可育细胞质仅11个。K932S与K169S或K932R比较,差异ORF均为1个,而K169S与K169间差异基因（ORFs）高达13个;K169S特有ORFs 8个,而K169特有ORFs 14个。根据基因嵌合结构、与功能基因的位置和蛋白跨膜结构域等综合比较分析,筛选出orf429（atp6-c）、orf104-s、orf410、orf349和orf246等ORFs 5个,可能与CMS-C败育相关,为解析玉米CMS-C败育机理提供了基因组信息。