鉴于杂交小麦比纯系品种具有更高的产量和更好地适应逆境能力,杂交小麦一直被众多育种家所关注。化杀剂诱导的小麦生理型雄性不育是目前杂交小麦生产利用的重要不育系统之一。尤其是，化杀剂诱导的雄性不育具有快速和灵活的特点，并且，杂交种子生产不需要育性恢复系。此外,利用化杀剂的来组配小麦强优势组合,几乎可以使用任何纯系为母本。因此,采用生理型雄性不育是克服现有小麦产量增长瓶颈的最好途径之一。SQ-1是一种新型小麦化杀剂，对不同品种具有广谱性的特点；田间药理试验证明SQ-1小麦对雌蕊没有任何副作用，又能能够诱导小麦完全雄性不育。因此，SQ-1已广泛用于杂交小麦的大规模生产制种。但是，有关生理型雄性不育分子机理的研究目前仍不清楚。有鉴于此,为了更好地利用生理型雄性不育途径来扩大小麦杂种优势的利用范围，更有效地提高化杀剂的效能,根据化杀剂诱导不育属于当代表现的特点，本文首先利用甲基化敏感扩增多态性技术研究了小麦不同发育时期DNA甲基化水平和模式的变化，首先筛选出了一些可能的不育相关甲基化模式的差异基因；其次分析了产生活性氧NADPH oxidase (NOX)基因甲基化变异对活性氧代谢的影响；最后分析了化杀剂对花药绒毡层发育以及脂质代谢的影响。研究获得的主要结果如下:1.在小麦生理型雄性不育系1376-CISM中,在其花粉发育的单核期、二核期和三核期的三个时期中，扩增出总片段数、总甲基化的位点数和全甲基化条带分别为1346、373和298，其总扩增位点的甲基化水平和全甲基化率分别为27.7%和22.1%。在可育系1376的三个时期中，扩增出总片段数、总甲基化的位点数(包括全甲基化和只有一条链甲基化的半甲基化)和全甲基化条带(即双链甲基化)分别为1342、357和291，其总扩增位点的甲基化水平和全甲基化率分别为26.6%和21.7%。总之，SQ-1处理的小麦花药基因组DNA甲基化条带1344，变异条带为46，变异率为3.42%，其中，去甲基化率和重新甲基化率分别为1.12%和2.31%。这表明，小麦花药发育过程中基因组DNA的甲基化变异以重新甲基化为主。2.化杀剂SQ-1处理构建的生理型不育系和其可育系之间有46条出现了差异，差异的片段被选择、分离和测序。BLASTX同源分析结果表明,有9条片段在GenBank中没有注释。一些片段编码一系列蛋白与已知具有功能特征的基因同源,涉及到代谢酶、F-box蛋白、富含亮氨酸类蛋白，激素调节、bHLH蛋白、逆转录因子等。尤其是在1376-CIMS花药中，15.4%的逆转录因子序列片段发生了甲基化的改变。3. NOX基因是活性氧产生的根源，生理型雄性不育系1376-CIMS花药NOX基因核心启动子区甲基化水平下降，引起活性氧基因表达水平升高；同时，生理型雄性不育系1376-CIMS花药中SOD、POD、CAT和APX酶活性和其基因表达却显著低于其可育系1376。因此，生理型雄性不育系1376花药中SOD、POD、CAT和APX酶活性和其基因表达水平太低而不能有效地清除过量的活性氧，进而引起活性氧O.–2和H2O2在花药中的积累，造成膜脂过氧化作用。因此，NOX基因核心启动子区甲基化模式改变，造成花药活性氧代谢严重失衡，引起严重膜脂过氧化,是导致大量花粉细胞败育的主要原因之一。4.超长链脂肪酸(VLCFAs)代谢在花药发育中发挥着重要的作用,而反式烯脂酰-CoA还原酶(trans-2,3-enoyl-CoAreductase, ECR)是催化超长链脂肪酸合成的脂肪酰-CoA延长酶之一，根据已报道二穗短柄草(Brachypodium distachyon)ECR基因，采用电子克隆获得序列并设计引物，从小麦中克隆ECR的开放阅读框cDNA序列,命名为TaECR，将该序列提交至GenBank，登录号为KC222053。序列分析表明，TaECR基因编码310个氨基酸，具有反式烯脂酰-CoA还原酶的经典结构域。表达分析表明，TaECR基因在小麦花药、颖片、叶和根中均有表达，其中在根中的表达量最低。5、活性氧被认为是引起细胞凋亡的信号分子。生理型雄性不育系中过高的活性氧不能适时地被消除，这可能是异常的细胞凋亡信号。绒毡层发育的细胞学观察和花药不同发育期DNA ladder对比试验也证明生理型雄性不育系绒毡层提前降解，进而引起花药脂肪族代谢相关基因表达下调，脂肪酸合成、运输和转化受阻，致使花药脂肪族化合物含量减少，引起花药壁和花粉壁畸形，引起雄性不育。