摘要
雄性不育是指植物雄蕊不能正常生长和产生有活力花粉粒的现象。利用雄性不育突变体开展杂交育种工作，是快速提高农作物产量的有效途径。目前，通过杂交制种已大幅度提高了水稻（OryzasativaL.）、玉米（ZeamaysL.）和小麦（TriticumaestivumL.）等作物产量。大豆（Glycinemax（L.）Merr.）作为自花授粉作物，通过人工去雄生产杂交种子不仅困难而且经济上不可行。由于适用于杂交种生产的不育系资源短缺，目前大豆还没有实现大规模杂种优势利用。因此，快速实现大豆杂种优势利用迫切需要鉴定稳定的大豆雄性不育系统。 大豆核雄性不育ms1突变体是自然突变导致的雄性不育，突变体表现株高正常、完全不结实。前期已有文章报道ms1突变体的细胞学研究，并已将MS1基因定位在大豆13号染色体Satt516与Satt595标记之间。本研究首先通过基于二代测序的集群分离分析法（Bulkedsegregantanalysis，BSA）初步定位MS1位点，再利用大豆单片段代换系群体ms1×Jilin20（BC5F2）进一步精细定位和克隆了MS1候选基因。通过CRISPR/Cas9基因敲除技术在大豆Williams82中定向敲除MS1基因，结果导致T2代中出现雄性不育表型，与ms1突变体的不育表型基本一致，表明候选基因Glyma.13G114200编码了大豆MS1。在大豆基因组中，MS1基因还有另外三个同源基因，为便于区分我们将Glyma.13G114200命名为MS1a，另外三个基因分别命名为MS1b、MS1c和MS1d。通过qRT-PCR检测发现四个基因均在早期花苞中高表达，说明这四个基因可能在早期大豆花苞发育阶段行使功能。亚细胞定位实验揭示大豆MS1蛋白定位于细胞核中。 为鉴定大豆花药中特异表达、可能调控其雄性育性的核不育基因，收集大豆不同发育时期（早期、授粉前和授粉后）的花器官，进行转录组测序（RNA-seq），通过WGCNA和KEGG通路富集分析，鉴定筛选出12个大豆花药中特异/优势表达基因，这些基因主要在自噬和内吞途径中富集；对其中两个表达丰度较高基因进行RNA原位杂交验证，表明这两个基因在大豆花药减数分裂细胞和绒毡层等部位特异表达，也进一步验证转录组数据的可靠性。 本研究精细定位并克隆了MS1基因，同时初步解析MS1基因功能；筛选并鉴定出在大豆花药中特异/优势表达基因，为促进大豆杂种优势的利用提供理论依据和宝贵的基因资源。
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