雄性不育广泛存在于开花植物中，并被育种家用作创造杂交品种的迷人工具。本文利用雄性不育CCR20000和雄性可育CCR20001两个发育阶段的雄蕊样品，研究了可育和不育大白菜株系花发育过程中的分子变化。RNA-seq显示不育系的转录活性较弱，这可能导致雄蕊发育异常。差异表达的基因富集于植物激素、碳代谢和氨基酸生物合成途径中。这两个品系之间调控模式相反的重要基因与雄性不育性状有关。转录因子家族成员如AP2、MYB、bHLH和WRKY在花粉育性相关结构基因的调控中高度活跃。

对大白菜雄蕊成熟前后不育和可育系进行了转录组比较研究。通过比较分析，鉴定出了差异表达的基因，包括转录因子、植物激素等参与氨基酸生物合成和碳代谢的基因簇，并预测了它们在雄性生育能力发育中的作用。本研究结果为大白菜可育花粉发育相关关键基因的功能特征及其相关机制提供了基础。本研究结果有望提高大白菜杂交种子生产效率。

1题目

文章题目：Transcriptome Profiling Reveals Molecular Changes during Flower Development between Male Sterile and Fertile Chinese Cabbage (Brassica rapa ssp. pekinensis) Lines

发文单位：云南农业科学院园艺作物研究所；

云南生物资源保护与利用国家重点实验室；

河北农业大学河北省北部山区农业国家工程技术研究中心

2杂志

Life-basel；IF=3.2分

3链接

https://doi.org/10.3390/life11060525

4检测指标

Norminkoda提供了荧光定量qPCR

5主要内容

Fig 1: 雄性不育（A）和雄性可育（B）大白菜株系的形态学比较

Fig 2: 雄性不育系和可育系的基因表达差异

Fig 3: 基因表达谱的验证和KEGG富集分析

Fig 4: 植物激素响应基因的热图分析

Fig 5: 碳代谢途径响应基因的热图分析

Fig 6:氨基酸途径的生物合成中富集的热图分析

在本研究中，大白菜新品系CCR20000的雄性不育主要发生在雄蕊成熟阶段之后。我们鉴定了几个参与植物激素转导、碳代谢、氨基酸生物合成、花药和花粉发育的DEG。在植物中，花的发育受到激素调节的强烈影响。既往研究表明，参与激素信号转导的基因在植物性别决定中发挥着重要作用。生长素反应激素在花的生长过程中起着重要的调节作用。

WRKY6、WRKY42和WRKY46在可育雄蕊中表达下调。同样，可育B系样品中的WRKY6和WRKY42表达显著下调，表明这些基因可能与大白菜的雄性不育性状有关。

在碳代谢途径中，丙酮酸激酶是一种在糖酵解过程中催化磷酸酯烯醇式丙酮酸和ADP转化为丙酮酸和ATP的酶，在调节细胞代谢中发挥作用。丙酮酸激酶应答基因geneLOC103828238在雄性不育系中表达下调，这可能影响了线粒体中ATP的形成和生理过程。丙酮酸激酶基因下调可能导致卷心菜雄性不育系花中碳水化合物积累减少。

编码莽草酸激酶的基因geneLOC103864307在可育的B-AT中表达上调，而在A-AT中表达下调。莽草酸激酶催化莽草酸途径，参与了花粉产生和接受柱头的晚期发育阶段。

柠檬酸合酶（gene-LOC103841749）和半胱氨酸合酶（gene-LOC103837317）在雄性可育系中的诱导率高于雄性不育系。据报道，柠檬酸合成酶是三羧酸的初始酶，是花粉发育的能量来源。

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