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大白菜(Brassica rapa L.ssp.pekinensis)是我国北方种植最广泛、栽培面积最大的大众化蔬菜，生产上推广用品种几乎都是杂种一代。应用雄性不育系生产一代杂交种，与利用自交不亲和系相比，既可保证F1的杂交率，又可防止亲本流失。因此对生产和育种都有着极为重要的意义。目前虽然polima CMS（简写为pol CMS）的机理研究前人已做了许多工作，但用来揭示细胞质雄性不育发生的调控机理还远远不够，而温敏反应也一直是Pol CMS一个难以彻底解决的重要问题。本研究首先对几个不育系的不育类型进行了鉴定，然后筛选出2个pol CMS不育系的恢复系，1个温敏不育系，利用基因表达谱测序技术，研究了pol CMS育性转换的差异表达，对部分差异表达基因进行了实时荧光定量PCR验证，获得4个与育性恢复密切相关的差异表达基因，对获得的PPR蛋白基因进行了测序和同源性比对。主要研究结果如下: 1.利用测交和分子鉴定相结合的方法，将4份大白菜不育材料分别确定为polCMS、Ogura CMS及核不育类型。 对pol CMS不育系92A的特异片段进行了测序，同源性比对表明，该片段与已公布的orf224基因序列的同源性为99.41％，仅4个碱基的差异。氨基酸序列比对表明，氨基酸序列发生了7个碱基的变异，同源性为96.88％。。 对Ogura CMS不育系0963-1A的特异片段测序结果表明，该序列与已公布的orf138序列同源性为99.52％，只有2个碱基的差异，氨基酸序列比对仅有1个氨基酸的差异，同源性99.28％。 2.获得2份具有育性恢复基因的材料，筛选几率为3.51％。经统计分析，不育系与恢复系杂交的F2代育性分离符合一对基因控制的3∶1的分离比，恢复基因对不育基因为一对显性基因控制的性状遗传。 3.获得了1份对低温敏感，育性转换较为彻底的不育系。利用筛选到的温敏不育系，进行了温敏育性转换基因表达谱分析。在两处理之间共获得2124个差异表达基因，其中上调表达基因1508个，下调表达基因616个。 通过GO功能显著性富集分析，差异表达基因所处的细胞位置主要是细胞的膜系统，如线粒体膜、光合系统膜、细胞内膜等;分子功能方面主要是与水解酶的活性有关，如酯酶、糖基酶及羧酸酯酶等。参与的生物过程主要是细胞壁和细胞组成的生物大分子的生物合成、组装和排列或其去组装过程。Pathway显著性富集分析表明，在育性转换过程中，差异表达基因参与的代谢途径主要是糖和脂肪代谢途径。 选取6个与花发育密切相关的差异表达基因进行了实时荧光定量PCR验证，验证结果与测序结果一致，进一步证明获得的差异表达基因与育性转换相关。 4.利用筛选到的恢复系09-399-1与92A杂交获得的F2代分离群体构建cDNA文库，进行了恢复基因的基因表达谱分析。在两处理之间共获得2826个差异表达基因，其中上调表达基因441个，下调表达基因2385个。 GO功能显著性富集分析表明，差异表达基因显著富集的细胞位置为细胞质、细胞器、细胞膜及大分子复合物等位置，其中细胞器位置包括线粒体、叶绿体、质体等细胞器。差异表达基因的分子功能是核糖核酸外切酶的活性，所参与的生物过程主要是花粉壁的装配、花粉发育及在细胞水平上细胞组分的组装。 Pathway显著性富集分析表明，恢复基因育性转换中主要代谢途径是核糖体通路、糖代谢通路、与核酸代谢有关的核苷酸切除修复通路及RNA降解通路等。 为进一步验证获得的差异表达基因与育性相关，选取16个差异表达基因，分别对不育系、保持系、恢复系、F1以及F2分离群体的花蕾提取RNA，以F2中的不育群体为对照，进行了real-time qPCR验证。结果表明，F2代分离群体、不育系、恢复系和F1的表达与表达谱测序结果一致，保持系的表达与其它所有材料不同，不管是上调还是下调表达基因，与不育群体相比，所有基因在保持系中均表现上调表达。 根据差异表达基因的表达水平及验证材料的基因型设定筛选条件，筛选出了4个与育性恢复密切相关的基因。 5.从恢复基因的cDNA文库筛选到1个PPR蛋白基因。PCR验证表明，在不育系、保持系及F2分离的不育株中均检测不到该基因，而恢复系、F1代及F2分离的可育株中皆可检测到该基因，表明该PPR蛋白基因与育性有关。进一步对该PPR蛋白基因测序，并进行了同源性比对，结果表明该基因与已定位的油菜Rfp基因的同源性为99％。 6.进行了温敏和恢复基因育性转换表达谱的比较。获得两者间共有差异表达基因270个，其中上调表达基因136个，下调表达基因164个。糖酵解/糖异生作用、光合-天线蛋白代谢和光合作用中碳的固定途径是两条通路共有的代谢途径。 经过筛选，发现有38个转录因子在两个不同的育性转换过程中都差异表达，其中有25个转录因子在由不育转换为可育的过程中变化趋势完全相同。