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茄子(Solanum mmelongena L.)是世界上重要的蔬菜作物之一，中国是最大生产国。茄子具有很强的杂种优势，目前是采用人工授粉方式生产一代杂交种。雄性不育系的利用为杂交制种提供了有效途径，省时省工、提高种子质量与纯度。雄性不育研究一直是生物学领域的热点之一，然而与其他蔬菜作物相比，茄子雄性不育研究较少，败育机理还不清楚，尤其对温敏雄性不育研究才刚起步。因此，发掘茄子优异雄性不育资源，探讨其败育机理，可提高雄性不育利用效率，加快育种进程，为杂种优势利用和分子辅助育种提供理论指导。
本研究以温敏核不育类型的不育系05ms（即较低温度环境下不育，较高温度环境下可育）及其同源可育系S63为试材，在不育时期和可育时期，从细胞学、生理学、转录组和基因组等方面，分析不育系05ms的花药败育特征，揭示育性转换的温度响应机制，解析差异表达基因的主要调控途径，明确温敏雄性不育相关候选区间，鉴定温敏雄性不育候选基因。本文旨在阐明温敏雄性不育系05ms的花药败育机理，为茄子雄性不育利用提供新种质和新方法，也为茄科作物温敏雄性不育利用提供重要参考。主要研究结果如下:
1.对不育系05ms和可育系S63花粉母细胞进行丙酸-铁-苏木精-水合三氯乙醛(PIHCH)染色观察，发现05ms花粉母细胞从减数分裂时期开始出现染色体异常，如散乱排列、粘连、不等分配等现象，最终不能形成正常四分体;石蜡切片观察发现花药壁中层细胞层数增加且排列紊乱，绒毡层细胞液泡化并延迟解体，最终花粉囊内只剩内含物的碎片;苯胺蓝染色观察发现四分体被胼胝质包围并发出强烈荧光，不能形成小孢子。而S63花粉母细胞和花药壁细胞均能正常发育，最终形成成熟花粉粒。
2.生理指标测定结果表明，在不育时期，05ms叶片中叶绿素a、净光合速率、可溶性糖、叮溶性蛋白质含量均显著低于S63，而ABA含量显著高于S63。花蕾中ABA含量在花粉母细胞时期、减数分裂期、小孢子时期和成熟花粉粒时期这4个时期中均为05ms显著高于S63，IAA含量除成熟花粉粒时期外均显著低于S63，可溶性糖和可溶性蛋白质含量在小孢子和成熟花粉粒时期均显著低于S63。在可育时期，05ms叶片中可溶性糖含量显著低于S63，但可溶性蛋白质含量显著高于S63;花蕾中05ms的ABA和可溶性糖含量在花药发育4个时期中均显著低于S63，而可溶性蛋白质含量在这4个时期中均显著高于S63，IAA含量在花粉母细胞及小孢子时期显著高于S63;在05ms花蕾中，ABA和ZR含量在花药发育4个时期均为不育时期显著高于可育时期，而IAA含量除成熟花粉粒时期外均为不育时期低于可育时期。
3.RNA-seq结果表明，05ms在不育时期大部分基因下调表达;差异表达基因(DEGs)主要被富集到“植物激素信号转导”、“淀粉和蔗糖代谢”、“碳代谢”和“苯丙烷生物合成”等通路;转录因子中DEGs较多的基因家族为MYB、bHLH、AP2-EREBP和Trihelix;2个温敏雄性不育相关候选基因表达差异明显:“植物激素信号转导”通路中的IAA4基因（Sme2.5_05719.1_g00012.1），低温下高表达(104.32)，高温下低表达(54.39);“苯丙烷生物合成”通路中4CLL1基因（Sme2.5_00368.1_g00010.1），低温下低表达(1.46)，高温下高表达(648.21)。
4.以05ms和S63杂交F2后代分离群体为试材构建不育池和可育池，进行BSA-seq测序分析，筛选出与温敏核雄性不育相关的候选区间30个，与温敏雄性不育相关的候选SNP和InDel多态性位点26个;结合转录组数据，发现3个与温敏雄性不育相关的关键候选基因:编码小分子量热激蛋白(sHSP)的基因Sme2.5_01314.1_g00006.1，该基因第1内含子区的InDel缺失1个碱基A，在05ms和S63中都为低温高表达，高温低表达;编码甘油三磷酸酰基转移酶(GPAT)的基因Sme2.5_05759.1_g00003.1，该基因下游区域SNP突变C＞T，在05ms中为低温高表达，高温低表达，而在S63中表达量正好相反;编码络蛋白激酶(CKI)的基因Sme2.5_10056.1_g00002.1，该基因下游InDel插入3个碱基ACA，在05ms中为低温高表达，高温低表达，而在S63中表达量无显著差异，但比05ms高出大约7倍。
本研究通过细胞观察、物质含量测定、RNA-seq和BSA-seq等方法，分析了不育条件下05ms的花药败育特征，揭示了育性转换的温度响应机制，解析了差异表达基因的主要调控途径，鉴定了温敏雄性不育候选基因，为揭示茄子温敏雄性不育机理和促进杂种优势利用提供了理论依据。
本研究以温敏核不育类型的不育系05ms（即较低温度环境下不育，较高温度环境下可育）及其同源可育系S63为试材，在不育时期和可育时期，从细胞学、生理学、转录组和基因组等方面，分析不育系05ms的花药败育特征，揭示育性转换的温度响应机制，解析差异表达基因的主要调控途径，明确温敏雄性不育相关候选区间，鉴定温敏雄性不育候选基因。本文旨在阐明温敏雄性不育系05ms的花药败育机理，为茄子雄性不育利用提供新种质和新方法，也为茄科作物温敏雄性不育利用提供重要参考。主要研究结果如下:
1.对不育系05ms和可育系S63花粉母细胞进行丙酸-铁-苏木精-水合三氯乙醛(PIHCH)染色观察，发现05ms花粉母细胞从减数分裂时期开始出现染色体异常，如散乱排列、粘连、不等分配等现象，最终不能形成正常四分体;石蜡切片观察发现花药壁中层细胞层数增加且排列紊乱，绒毡层细胞液泡化并延迟解体，最终花粉囊内只剩内含物的碎片;苯胺蓝染色观察发现四分体被胼胝质包围并发出强烈荧光，不能形成小孢子。而S63花粉母细胞和花药壁细胞均能正常发育，最终形成成熟花粉粒。
2.生理指标测定结果表明，在不育时期，05ms叶片中叶绿素a、净光合速率、可溶性糖、叮溶性蛋白质含量均显著低于S63，而ABA含量显著高于S63。花蕾中ABA含量在花粉母细胞时期、减数分裂期、小孢子时期和成熟花粉粒时期这4个时期中均为05ms显著高于S63，IAA含量除成熟花粉粒时期外均显著低于S63，可溶性糖和可溶性蛋白质含量在小孢子和成熟花粉粒时期均显著低于S63。在可育时期，05ms叶片中可溶性糖含量显著低于S63，但可溶性蛋白质含量显著高于S63;花蕾中05ms的ABA和可溶性糖含量在花药发育4个时期中均显著低于S63，而可溶性蛋白质含量在这4个时期中均显著高于S63，IAA含量在花粉母细胞及小孢子时期显著高于S63;在05ms花蕾中，ABA和ZR含量在花药发育4个时期均为不育时期显著高于可育时期，而IAA含量除成熟花粉粒时期外均为不育时期低于可育时期。
3.RNA-seq结果表明，05ms在不育时期大部分基因下调表达;差异表达基因(DEGs)主要被富集到“植物激素信号转导”、“淀粉和蔗糖代谢”、“碳代谢”和“苯丙烷生物合成”等通路;转录因子中DEGs较多的基因家族为MYB、bHLH、AP2-EREBP和Trihelix;2个温敏雄性不育相关候选基因表达差异明显:“植物激素信号转导”通路中的IAA4基因（Sme2.5_05719.1_g00012.1），低温下高表达(104.32)，高温下低表达(54.39);“苯丙烷生物合成”通路中4CLL1基因（Sme2.5_00368.1_g00010.1），低温下低表达(1.46)，高温下高表达(648.21)。
4.以05ms和S63杂交F2后代分离群体为试材构建不育池和可育池，进行BSA-seq测序分析，筛选出与温敏核雄性不育相关的候选区间30个，与温敏雄性不育相关的候选SNP和InDel多态性位点26个;结合转录组数据，发现3个与温敏雄性不育相关的关键候选基因:编码小分子量热激蛋白(sHSP)的基因Sme2.5_01314.1_g00006.1，该基因第1内含子区的InDel缺失1个碱基A，在05ms和S63中都为低温高表达，高温低表达;编码甘油三磷酸酰基转移酶(GPAT)的基因Sme2.5_05759.1_g00003.1，该基因下游区域SNP突变C＞T，在05ms中为低温高表达，高温低表达，而在S63中表达量正好相反;编码络蛋白激酶(CKI)的基因Sme2.5_10056.1_g00002.1，该基因下游InDel插入3个碱基ACA，在05ms中为低温高表达，高温低表达，而在S63中表达量无显著差异，但比05ms高出大约7倍。
本研究通过细胞观察、物质含量测定、RNA-seq和BSA-seq等方法，分析了不育条件下05ms的花药败育特征，揭示了育性转换的温度响应机制，解析了差异表达基因的主要调控途径，鉴定了温敏雄性不育候选基因，为揭示茄子温敏雄性不育机理和促进杂种优势利用提供了理论依据。