白菜花粉壁发育相关的多糖代谢基因功能鉴定与表达关系分析

本项目在前期获得影响白菜花粉壁发育的12个多糖代谢相关基因，并分别采用反义RNA技术明确其在花粉壁发育过程中的功能的基础上，进一步采用反义RNA技术对新发现的可能影响白菜花粉壁发育的多糖代谢相关的2个PLL基因和2个PME基因进行功能验证，明确其在花粉尤其是花粉壁发育过程中的作用特点；然后以上述4个和前期12个基因表达受抑制的转基因植株为材料，采用RT-PCR分析其中任一基因表达受抑制植株中其余15个基因的表达情况，初步明确这些基因表达的先后关系。在此基础上，选取上述表达抑制后对其他基因的表达有重要影响的5 - 6个基因的转基因植株，利用拟南ATH1基因芯片检测其不同发育时期的基因表达差异，分析相应基因表达受抑制后转录组的变化信息，构建基于白菜多糖代谢基因为基础的花粉壁基因表达的基本框架。这些研究将为充实和完善花粉壁发育基因表达调控网络提供新的知识，进一步丰富对花粉壁有序发育的认识。

植物花粉壁是花粉的重要结构，不仅在花粉发育和受精过程中起着重要作用，还与配子存活、雄性不育、花粉-柱头识别等直接相关。花粉壁的发育受高度复杂的基因网络调控，深入认识花粉壁发育相关基因的功能及关键基因间的调控关系，将为充分理解植物有性生殖的分子机制，并利用其有效地调控育性，实现农作物高产、高效繁殖等提供理论依据和技术支持。目前对花粉壁发育研究的热点集中在花粉外壁的发育上，对于花粉壁多糖代谢相关基因的研究包括功能鉴定及表达调控关系的分析等都还相当薄弱。. 本项目在分离获得白菜花粉特异的2个PLL基因（BcPLL9、BcPLL10）的前提下，采用能有效引起体内同源基因特异性沉默的反义RNA技术，分别抑制了BcPLL9和BcPLL10基因在花粉中的表达，通过形态学、细胞学、孢粉学、遗传学水平观测分析转基因植株，鉴定其功能，比较它们在花粉发育尤其是花粉壁发育过程中的作用模式与异同；分析了PLL基因家族的结构、进化和表达模式；在分离获得白菜花粉特异的2个PME基因（BcMF23a、BcMF23b）的前提下，分析了时空表达模式、亚细胞定位及酶活检测。同时，利用前期已获得的1个PGIP基因BcMF19、2个PG基因BcMF16和BcMF17、1个AGP基因BcAGP23、1个抗坏血酸氧化酶基因BcSKS11，对这些基因进行分离、表达分析和功能鉴定，采用RT-PCR分析了部分已知花粉壁发育相关基因的表达的上下游关系，初步明确了这些基因表达的先后关系。采用高通量测序技术寻找花粉发育相关miRNAs，并进一步研究其在花粉发育过程中的调控作用。这些研究为深入认识花粉壁发育，尤其是其中的多糖代谢提供了一个可参考的基因表达关系模型，对深入理解花粉发育的分子机制和人工控制蔬菜等农作物育性具有重要的理论意义和应用价值。