大白菜属于十字花科芸薹属，是我国栽培面积最大的一类蔬菜，因其口感好，营养丰富，深受人们喜爱。细胞质雄性不育是大白菜类蔬菜杂种优势利用的主要途径之一。芥菜hau CMS是一种新型的细胞质雄性不育类型，其不育性稳定、彻底。但是，新开发细胞质雄性不育源在属（种）间杂交过程中，由于核代换引起的核质互作不协调，转育后的CMS表型产生一些不良性状，如蜜腺发育不正常、叶片黄化等。　　本研究通过芥菜hau CMS与大白菜进行种间杂交与回交获得大白菜hau细胞质雄性不育系1409A和其保持系1409B，但1409A植株存在不同程度的叶片黄化现象，然而正常芥菜（保持系）与大白菜杂交的后代以及芥菜hau CMS与芥菜类蔬菜之间的杂交后代叶色正常。本研究以此作为切入点，将1409A和1409B作为试验材料进行反向遗传学的比较研究，通过对这两组材料的叶片表型鉴定、遗传验证、叶绿体超微结构观察、叶片主要色素测定和光合指标测定、转录组测序、叶绿体基因组测序、RNA编辑位点研究和关键基因的功能分析等诸多方面，系统地诠释了大白菜不育系叶片黄化的分子机理。这将为核质互作产生不良性状的生物学问题提供理论基础，实践上将加快芥菜hau CMS在大白菜类蔬菜中的利用。主要的研究结果如下:　　1、1409A和1409B的表型观察与遗传验证　　大白菜hau CMS植株的叶片黄化表型从子叶期开始出现，叶片在整个生长时期都有不同程度的黄化现象，而在苗期黄化表型更加明显;在对1409A和1409B的遗传背景验证中发现，芥菜hau CMS×1409B的杂种后代叶片表型为正常绿色，需继续用1409B做轮回亲本，观察后面回交世代植株的叶片表型;芥菜保持系×1409B的杂种后代没有叶片黄化的表型，说明大白菜hau CMS的叶片黄化是由于芥菜hau不育胞质的转育而造成的;1409A×芥菜保持系的杂种后代叶片均有黄化表型，不出现叶片黄化性状分离，所以不能构建用于正向遗传学研究的分离群体。　　2、1409A和1409B的叶绿体超微结构观察　　利用TEM观察大白菜细胞质雄性不育系1409A和1409B叶片的叶绿体超微结构，发现1409A的叶绿体没有成熟的淀粉粒，不能正常地供给能量;缺乏完整的基粒结构和类囊体膜，且类囊体结构松散，部分基粒存在降解的现象，在花期形成较大的叶绿体空腔。　　3、1409A和1409B的色素含量与光合指标测定　　对1409A和1409B叶片的主要色素进行定量测定，结果发现相对于1409B而言，1409A的叶绿素、类胡萝卜素、花青素和异黄酮的含量分别下降57.0％，58.9％，64.6％和61.3％。然而，1409A的总黄酮含量升高13.3％。叶绿体发育异常和叶绿素含量的减少，也导致了1409A植株的净光合速率降低34.3％。　　4、1409A和1409B的转录组测序　　基于以上结果，对大白菜1409A和1409B转录组进行测序，以分析1409A和1409B基因表达水平上的差异。结果获得485个DEGs，其中有189个表达上调基因，296个表达下调基因。在DEGs中筛选到影响叶绿体发育的基因(GLK1、GLK2)、分别调控叶绿素和类胡萝卜素生物合成的基因(PORB、CYP707A4)、涉及花青素和类黄酮生物合成的23个转录因子、调节转录后RNA编辑的基因(PPR)等可能与大白菜不育系叶片黄化相关的关键基因。　　5、1409A和1409B的叶绿体测序　　通过高盐-低pH法提取高质量大白菜叶绿体DNA的，并完成大白菜叶绿体基因组的测序。利用DOGMA注释出大白菜不育系蛋白编码基因94个，rRNA8个，tRNA36个，大白菜保持系蛋白编码基因92个，rRNA8个，tRNA37个，最后组装成完整的大白菜叶绿体基因组。在此基础上，进行比较基因组分析，发现accD、ccsA、rpoC2、和trnL-UAA基因中存在INDELs，其中rpoC2基因有12个INDELs，accD和ccsA基因各有6个INDELs。此外，rpoC2、ndhF、matK、rpoB、ccsA等71个基因共存在758个SNPs，其中具有20个以上SNPs的基因有15个。　　6、RNA编辑分析　　在转录组测序数据中，发现多个编码PPR蛋白的基因存在差异表达。利用CURE-chloroplast平台，预测到1409A和1409B中基因matK、psbE、rpoC2、rps14和rps16共存在6个差异的RNA编辑位点，此外，在另外的13个基因中预测到38个共同的RNA编辑位点。目前，已验证基因psbE、ndhG和rps14的差异RNA编辑位点，更多的RNA编辑位点以及这些位点与大白菜叶片黄化的关系，需进一步的鉴定。