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雄性不育在高等植物中广泛存在,它是作物杂种优势利用最重要的途径之一。雄性不育指雄蕊发育不正常,不能完成受精作用,其中包括花药不开裂。拟南芥拥有大量雄性不育突变体,这些突变体为我们研究花的发育、小孢子的产生、花粉的分化、花药的开裂等现象以及其相关基因功能研究提供了理想的实验材料。甘蓝型油菜和拟南芥同属芸薹科植物,拟南芥雄性不育机理的研究能为油菜雄性不育和杂种优势利用相关研究提供参考。本研究以拟南芥转基因花药不开裂突变体M6和M24为材料,进行了全基因组DNA甲基化测序和small RNA的测序,对这些数据进行了生物信息学分析,阐释了突变体花药不开裂与甲基化、miRNA的关系。主要研究结果如下:1.全基因组甲基化水平分析结果表明,野生型、突变体M6和M24全基因组甲基化水平分别为:11.5%、12.7%和12.4%,突变体全基因组甲基化水平相比于野生型呈现上升趋势。进一步分析基因编码区和启动子区的甲基化水平,我们发现突变体中CHH序列环境下差异位点远多于其他两种序列,这说明M6,M24位点的突变可能是与RdDM途径相关。这一现象印证了:RdDM路径上的突变体rdr2-2,dcl3,drm1/2,nrpd1a-3,nrpd1b-11作为父本与M6和M24分别进行杂交实验,F1代的表型恢复的结果。2.本研究比较了M6和M24的差异甲基化基因,发现有269个hyper-CHHme的差异甲基化基因。其中有11个基因与花发育相关,例如SAUR-like,F-box家族基因。通过RT-PCR对部分候选基因进行表达量验证,发现基因区CHH甲基化水平升高的基因表达量下降,与甲基化分析结论相吻合。3.我们对突变体M6和M24进行small RNA测序,结合DNA甲基化数据进行综合分析,结果表明突变体M6与野生型间差异表达的miRNA有9个,突变体M24与野生型间差异表达的miRNA有11个,其中ath-miR398b-3p、ath-miR398c-3p、ath-miR8175、ath-miR408-3p、ath-miR869.2是在两个突变体中都差异表达的。部分与花发育的相关的基因的CHH甲基化水平升高,并伴随着24nt-sRNA表达量升高,例如F-box/RNI-like超家族蛋白SADHU3-1。这一结论进一步说明突变体M6和M24是小RNA介导的DNA甲基化增强,导致了部分花发育相关基因表达下降,从而产生花药不开裂。