摘要
KTM3315A属于非1B/1R类型的K型小麦雄性不育系，具有粘果山羊草的细胞质背景，含有莫迦小麦1BS染色体上的T型育性恢复基因Rf3和K型育性恢复基因rfv1，其育性具有生态敏感性，属YM型小麦温敏细胞质雄性不育系，在小麦两系杂交育种中具有一定的应用潜力，已有学者对其形态及生理做出相关研究，但是其育性转换的分子机制仍然尚待研究。本实验的目的在于通过多方面分析验证，初步揭示KTM3315A的育性转换分子机理，为更有效地利用和改善KTM3315A提供理论依据，也期望为小麦温敏雄性不育系的研究有所贡献。 本实验利用在不同温度条件下的不育系KTM3315A在育性转换关键时期的花药进行lncRNA测序分析，旨在通过生物信息学分析差异表达mRNA，对其进行功能富集分析，确定育性转换的候选基因和关键代谢通路;并通过分析lncRNA的测序结果，对lncRNA的靶基因进行预测，根据靶基因差异表达情况进行生物信息学分析，推测lncRNA调控育性转换的作用机制;除此之外还对三个发育时期的育性转换相关基因进行了qRT-PCR测定。获得以下研究结果: 1、完成6个样品的长链非编码RNA测序，共获得72.72Gb Clean Data，平均每个样品的Clean Data达到10.81Gb，Q30碱基百分比在95.52％及以上。分别将各样品的Clean Reads与指定的小麦参考基因组进行序列比对，比对效率从65.85％到70.51％不等。根据基因在不同样品中的表达情况，识别差异表达基因16，839个，并分别对每个时期的差异表达基因进行功能注释和富集分析，结果显示差异表达基因的COG功能分类主要富集到碳水化合物和氨基酸的转运和代谢，KEGG代谢途径主要富集到淀粉蔗糖代谢和苯丙烷生物合成通路，为育性转换机制的进一步研究奠定了基础。 2、通过分析差异表达基因中的转录因子（MYB、ER、HS、bHLH、WRKY、MAD-box、NAC、GLK2和GATA等），发现MYB转录因子的所占比例最高(15％)，并通过参与茉莉酸和苯丙烷生物合成途径调控育性转换。说明在可育条件下MYB转录因子可能与茉莉酸和苯丙烷生物合成途径相互作用，通过促进苯丙烷途径中关键酶的上调表达，保证了花粉外壁的顺利合成，从而使得KTM3315A可育。 3、通过表达模式筛选，得到一个长链非编码候选基因lncRNA-TaPCF，该基因正向调控两个锌指蛋白，从而促进光合作用碳固定途径中关键酶的上调表达，保证了可溶性糖和淀粉以及蛋白质的顺利合成，因此推测高温条件下的KTM3315A能够保证花药发育所需物质的合成。 4、经荧光定量PCR测定发现，差异表达基因的定量结果与测序结果吻合。这证明lncRNA测序具有良好的的稳定性和重复性，也证实了在KTM3315A的育性转换过程中会伴随着育性转换相关基因的表达量的变化。基因定量验证为后续转基因验证方面提供更可靠的理论支撑。
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