植物雄性不育是一种非常普遍的现象，它在植物育种中有非常重要的利用价值。油菜是我国及世界重要的油料作物之一，油菜杂种优势显著，细胞核雄性不育是油菜杂种优势利用的重要途径之一。目前国内外已发现了多种类型的细胞核雄性不育材料，并在理论和应用研究方面取得了巨大进展。李树林等(1985)等研究揭示了显性核不育油菜的遗传规律，建立了以纯合两型系、临保系和恢复系三系配套制种模式，在油菜杂优利用中显示出巨大的应用潜力，从而引起了国内外学者的高度重视。目前，该种类型的甘蓝型油菜核不育材料有4例报道。其中，“Shaan-GMS”是作者1994年发现的一种甘蓝型油菜雄性不育材料，其不育性彻底、稳定。经典遗传学研究表明，“Shaan-GMS”育性恢复性的遗传机制符合2对核基因互作控制假说；其恢保关系与李树林等的6CA相同。 基因芯片技术是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一。它一次可以对成千上万个基因同时进行检测分析，从而解决了传统核酸印迹杂交技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、低通量等不足。自Schenaetal(1995)率先采用该技术成功检测到48个拟南芥基因在根、茎组织中的差异表达后，它在植物科学研究中已开始广泛应用。应用基因芯片技术大大加速了新基因的发现速度，现已检测出一大批新基因和重新认识到某些原有基因的新功能，并发现了与植物生理功能有关的顺式作用元件，从而使人们对生命现象调控机制的认识更加深入。拟南芥和油菜同属十字花科，两者基因组间有很高的同源性，表达序列的同源性高达85％，且大多数拟南芥中的基因在油菜中具有相同或相似的功能。Girkeetal(2000)率先将拟南芥cDNA芯片尝试性地应用于油菜种子发育中相关基因的表达研究并获得了较为理想地效果，从实践上证明了拟南芥cDNA芯片应用于近缘植物研究的可能性。目前，将拟南芥cDNA芯片用于油菜等近缘植物的研究仅有几例报道，Carlssonetal(2007)利用拟南芥花特异cDNA芯片比较分析了具拟南芥细胞质的油菜雄性不育系和保持系的花中核基因的差异表达，结果表明，细胞质雄性不育系中线粒体基因组对细胞核基因的表达影响显著，说明线粒体和细胞核间逆向信号的重要性。 本研究以甘蓝型油菜Shaan-GMS的杂合两型系220AB和纯合两型系803AB为试材：i)利用涂片法和石蜡切片法对其花粉母细胞减数分裂和小孢子的发育过程进行观察，以明确小孢子败育时期及特点；ii)揭示与拟南芥MS2同源的油菜MS2Bnap基因的结构特征，探讨220A核不育与MS2Bnap基因的关系，为油菜与拟南芥同源基因的进化提供一些启示。iii)利用基因芯片技术分析油菜显性不育基因Ms和恢复基因Rf的表达谱，揭示显性核不育及其恢复的分子机制。 现将主要结论摘要如下： 涂片法观察结果表明，在花粉母细胞减数分裂前，Shaan-GMS不育株花药发育与正常可育株相比没有明显的结构异常现象；减数分裂期，部分花粉母细胞的染色体可能复制，但细胞并不分裂，不能形成四分体：可观察到胼胝质壁的形成，染色体聚集，染色很深；花粉粒不能形成外壁，小孢子细胞核开始降解，细胞质随之开始降解，最后小孢子彻底降解。石蜡切片法观察结果也表明，在花粉母细胞减数分裂前，Shaan-GMS不育株和可育株相比没有明显的结构异常，能够分化出四个药室，其横切面也呈蝴蝶状结构：不育株药室中的小孢子数目明显比正常可育株中少；从2.0mm花蕾开始，药室中部分小孢子开始降解，到4mm花蕾，大部分花粉粒已降解，只有少数几个花粉能染色。在整个花药发育过程中，不育与正常油菜的绒毡层发育没有观察到差异。Shaan-GMS雄性败育于花粉母细胞阶段，其主要特点是花粉母细胞不进行减数分裂或减数分裂不正常，不能形成二分体或四分体，原生质体浓厚并收缩，并逐步解体。 以PCR法从2个油菜双显性核不育系中克隆了4个与已报道的MS2Bnap基因相关的DNA片段：220B-gDNA(AY257490)、220A-gDNA(AY288778)、6C-gDNA(DQ060319)、6A-gDNA(DQ060318)。MS2Bnap基因全长为2581bp，含有总长为654bp的6个内含子；上述4个片段间共存在41个SNP，其中7个SNP位于外显子区；220A-gDNA与220B-gDNA编码的蛋白存在1个氨基酸差异，该差异可能与220A不育有关。220A-DNA与6A-DNA编码的蛋白质也存在1个氨基酸差异。拟南芥MS2基因含有总长为770bp的8个内含子，油菜MS2Bnap基因和拟南芥MS2基因外显子的同源性明显高于内含子的同源性。 用拟南芥ATH1GenomeArray研究了纯合两型系803AB(MsMsmsrfrf*MsMsRfrf)恢复基因Rf的表达谱。根据细胞学观察结果，将雄性不育和可育花蕾按大小分3级。1级(S)：＜1mm；2级(M)：1mm-3mm；3级(L)：＞3mm。芯片实验结果表明：不同变化标准检测出的差异基因数目不同，以1.5X标准检测的基因数目最多，以2X标准检测的基因数目居中，以3X标准检测的基因最少。在花蕾不同发育时期，检测出的差异基因数目也不同。不论使用那种检测标准，大蕾期检测出的差异基因最多；中蕾次之；小蕾稍少。以2x变化为标准，共检测出345个差异表达基因。聚类分析将这些基因可分为两大类。利用纵向和横向两种比较策略，从油菜纯合两型系803AB群体803A和803B间筛选出18个差异基因，这批基因将是我们下一步研究工作的重点。