化学杂交剂SX-1诱导甘蓝型油菜雄性不育发生的网络解析

Rapeseed was one of the crops that easily to use heterosis and good combination could improve the yield for 20%-30% or more,and heterosis utilzation was most important way to improve the yield of Brassica napus. More and more attention has been put on chemical induced male sterility for it could eliminate the special cytoplasmic dependence, and which could use more fine germplasm resources furthest and hence speeding up the variety breeding process, in the meanwhile, no sterile line and restorer line was needed. In this project, the chemical hybridizing agents (CHA) of SX-1 was used to treat the Brassica napus, and to performed the proteomics, miRNA and degradome sequencing analysis in order to find the differentially expressed proteins (DEPs) and miRNAs targeted genes. The genes that corresponding to DEPs and the target genes of miRNAs were performed for the function analysis by trans-genetic analysis. The results might lay a foundation for reveal the mechanism of male sterility, construct the metabolic network and to construct the new male sterile lines of B. napus that induced by chemical hybridizing agents.

油菜是容易利用杂种优势的农作物，较好的杂交组合可使产量增加20-30％或更多，杂种优势利用是当前最重要的提高油菜产量的途径。化学杂交剂诱导的雄性不育在利用过程中摆脱了对某一细胞质的依赖，能最大限度地利用现有优良种质资源、提高选育速度，无须专门培育不育系与恢复系而越来越受到育种家的关注。本项目拟以甘蓝型油菜为研究材料，通过化学杂交剂SX-1对显蕾期材料进行处理，并在花药和花粉发育不同阶段对SX-1处理前后花药进行比较蛋白质组学、miRNA测序和降解组分析，找到差异表达蛋白和miRNA作用靶基因，并对差异表达蛋白质对应基因和miRNA作用的靶基因进行功能验证，为揭示SX-1诱导甘蓝型油菜雄性不育产生的分子机理，进而构建SX-1导致雄性不育的代谢网络及创造新的雄性不育系奠定基础。

油菜是容易利用杂种优势的农作物，较好的杂交组合可使产量增加20-30％或更多，杂种优势利用是当前最重要的提高油菜产量的途径。化学杂交剂诱导的雄性不育在利用过程中摆脱了对某一细胞质的依赖，能最大限度地利用现有优良种质资源、提高选育速度，无须专门培育不育系与恢复系而越来越受到育种家的关注。本项目拟以甘蓝型油菜为研究材料，通过化学杂交剂SX-1对显蕾期材料进行处理，并在花药和花粉发育不同阶段对SX-1处理前后花药进行比较蛋白质组学、miRNA测序和降解组分析，找到差异表达蛋白和miRNA作用靶基因，为揭示SX-1诱导甘蓝型油菜雄性不育产生的分子机理，进而构建SX-1导致雄性不育的代谢网络及创造新的雄性不育系奠定基础。通过蛋白质组学结合转录组等技术手段，获得了化学杂交剂SX-1诱导油菜雄性不育材料和对照材料之间的差异表达蛋白和对应的差异表达基因，结果显示在早期SX-1处理前期的差异基因主要富集到及蛋白质在内质网的加工路径中和黄酮的生物合成路径中；在SX-1处理后期，发现涉及到蛋白质的转运，丙酮酸代谢及脂肪酸链的延长等路径、以及氨基酸代谢，脂肪酸降解及类固醇生物合成等路径中的基因在被处理的材料中下降表达，例如Hsp70, CCOAMT, TT4和UGT72E3在化学杀雄处理后都表现为显著下调。此外，144个转录因子也在处理前期被鉴定到在SX-1处理的材料中下降表达。总而言之，本研究通过多组学手段找到了候选基因，并构建了化学杀雄剂SX-1诱导的雄性不育代谢途径。该研究为构建新的雄性不育材料奠定了基础。