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白桦(Betula Platyphylla Suk.)作为中国东北地区重要的林木之一,单性花,雌雄同株,同年生雌雄花花期不遇,极具研究价值。天然的白桦雄花突变体为本实验的研究材料,该突变体有两种雄花序,一种与野生型一致着生在枝条顶端,命名为normal-like male(NLM),另一种着生在枝条中部,命名为mutant male(MM),两种雄花序均败育。将突变体的两种雄花和野生型雄花normal male(NM)进行细胞学观察并划分了6个发育阶段。结果表明,在越冬时期的第5阶段,野生型雄花序的绒毡层细胞已开始程序性死亡,而突变体两种雄花绒毡层细胞程序性死亡过程发生延迟。最终,在授粉阶段,野生型雄花有成熟的花粉粒产生,而突变体雄花中,NLM有部分小孢子形成,MM没有小孢子产生,最终两种突变体雄花都无法形成有活力的花粉。为了探究突变体花粉败育的原因,对野生型雄花(NM)和突变体雄花(MM)进行转录组测序。基于转录组数据的GO注释及log2(MM/NM),筛选出10个与雄配子体发育相关且在突变体中差异表达的基因。利用qRT-PCR探究10个基因在雄花发育的不同阶段及根茎叶雌花等组织的表达情况。其中,MYB32,MYB38,AMS,MS1,LTP14,FIL1和ABCG26在突变体花序(MMs)发育的第4阶段(四分体释放小孢子阶段)高表达,基于第5阶段NLM和MM中绒毡层细胞的程序性死亡过程延迟,推测可能是由上述基因在第4阶段上调表达导致的。MYB32,MYB38,AMS,MS1,LTP14,FIL1,ODO1和ABCG26在雄花中特异性表达,推测以上八个基因在雄配子体发育过程中发挥重要作用。选择在突变体两种花序的第4阶段(四分体释放小孢子阶段)显著上调且在雄花中特异表达的基因BpAMS,以及在转录组中差异表达但功能未知的Bp034892.1基因作为候选基因。分别克隆了BpAMS和Bp034892.1基因的ORF序列,利用双酶切法和同源重组法构建过表达载体(35S::BpAMS-GFP、35S::Bp034892.1-GFP)和抑制表达载体(35S::Bp AMS-SRDX、35S::Bp034892.1-SRDX)。亚细胞定位显示BpAMS和Bp034892.1定位于细胞质和细胞核。利用叶盘法遗传转化白桦,获得35S::BpAMS-SRDX 9个转基因株系,共417株;35S::BpAMS-GFP 4个株系,共81 株;35S::Bp034892.1-GFP 8个株系,共335株,35S::Bp034892.1-SRDX 3个株系,共88株组培苗。统计35S::BpAMS-SRDX土培苗的株高、叶的长宽比以及节间距,发现与野生型相比差异不明显,结合BpAMS在野生型雄花中表达量显著高于根茎叶等营养器官的qRT-PCR结果,推测BpAMS与雄配子体发育有关,对于营养生长早期的影响不明显。