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玉米是当今世界最重要的作物之一,同时也是食品、燃料和饲料工业的主要原料。我国97%以上的玉米播种面积使用的是杂交种。杂交种的性状是由亲本双方的等位基因共同决定的。理论上,等位基因来自于父母本双方的表达量应为1:1或1:2（胚乳）。研究发现,来源于亲本双方的等位基因在杂种后代发育过程中会出现表达量的偏差,基因印迹现象（Gene Imprinting）就是一种比较典型的基因表达量偏差的现象。但这种现象多发生在玉米胚乳中,在胚中是否存在类似的基因印迹现象还存在争论。另一方面,玉米杂交育种的关键在于快速获得性状优良且稳定的纯系亲本。传统育种过程中,自交系的选育周期长、效率低,无法适应当今育种产业化的激烈竞争要求。基于单倍体诱导系的单倍体育种技术具有成本低、效率高、纯合快等优势,可以快速获得DH系,大大缩短了育种年限。尽管单倍体育种技术已在生产上广泛应用,但是对诱导系的诱导机理还缺乏深入的理解。基于上述两方面问题,本研究利用激光切割和手工剥取两种方法对于B73和Mo17两个自交系正反交授粉后的幼胚进行了高通量RNA测序,分析了等位基因在不同胚发育时期的表达模式及基因印迹的现象。另外,我们借助细胞学、花粉单核测序等技术,比较了单倍体诱导系和自交系的花粉发育过程中的差异性,探讨了单倍体诱导系的诱导机制。主要研究结果如下:1)我们手工剥离了 B73和Mo17正反交授粉后5、7、9、11、13天的幼胚,并进行了高通量RNA测序,通过生物信息学分析共检测到9532个差异表达基因。其中,有6020个基因是不受杂交方向影响的,对这6020个基因的功能分析表明,授粉后5-13天的幼胚中高表达的基因功能依次为:水分响应,转录调控,能量合成,营养物质储存和淀粉积累。通过对早期玉米幼胚中基因的共表达分析,揭示了在玉米早期幼胚发育过程中的基因时序性激活过程,加深了我们对玉米幼胚中基因的表达模式的理解。2)通过分析父母本来源的基因表达差异,我们在授粉后5-13天的玉米幼胚中检测到64个印迹基因,其中,授粉后5天的胚中检测到的印迹基因数目最多,达57个。同时,在64个基因中,有20个基因在至少连续两个时间点表现为印迹。进一步借助激光切割的方法分离了授粉后3天和5天的幼胚,共检测到41个印迹基因,其中,在授粉后3天的胚中印迹基因的数目为32个,授粉后5天胚为16个。两种幼胚分离方法的结果均显示了胚发育时期越早,印迹基因数目越多的趋势。3)为了进一步分析印迹基因与籽粒发育的关系,我们随机挑选了 6个印迹基因进行了原位杂交实验分析,结果显示,这些基因在胚中相对表达量较高,且表达部位多集中在胚顶端。在对4个印迹基因突变体的表型分析发现,其中2个突变体的自交胚均变小,所以我们推测在胚中鉴定到的印迹基因很有可能在籽粒发育过程中起到重要作用。4)通过对单倍体诱导系CAU5自交和杂交后代的表型分析发现,CAU5作为母本时果穗结实正常,作为父本时果穗会出现10%左右的败育籽粒,在自交果穗中,超过50%的籽粒发生败育。因此我们推测单倍体诱导系花粉发育过程中可能出现了异常。5)TTC染色实验表明自交系B73、京24和齐319的成熟花粉中,高活力花粉和中活力花粉所占比例高,均在40%左右。而在单倍体诱导系CAU5、CAUHOI和CAUB73中,低活力花粉（30%）和中活力花粉（20%）以及没有活力的花粉（25%）所占比例很高,且高活力花粉（8%）占比远低于自交系。通过不同授粉间隔对诱导系和自交系花粉竞争力的试验发现,单倍体诱导系的花粉竞争力远不如自交系。6)利用荧光原位杂交技术（FISH）对单倍体诱导系CAU5、CAUHOI和自交系齐319的花粉发育过程中的减数分裂的终变期（N=4585）,中期I（N=4286）,后期I（N=3983）,二分体时期（N=2429）染色体异常行为的比例进行了统计分析。研究发现,诱导系和自交系出现异常比例最高的时期均为后期I,诱导系为0.91%,自交系为0.07%,两者的异常比例均极低且差异不显著。所以推测单倍体诱导系与自交系花粉在减数分裂时期不存在明显差异。7)利用单核花粉测序技术对单倍体诱导系花粉四分体和成熟花粉时期进行测序分析。结果显示,诱导系的三核期花粉均出现了不同程度的染色体片段化现象。其中,CAUB73花粉出现染色体片段化的比例为26.9%,CAU5为27.3%,CHOI3为8.75%,而自交系中出现的比例普遍较低,B73为6%,昌7-2为4.5%。我们推测,诱导系中较大范围的染色体片段化现象可能是诱导系具有诱导能力的直接原因。8)利用两份转基因系HiIIA×BCENH3（coix+maize）-GFP和B73CENH3-YFP,及其对应的非转基因材料分别与高诱导率诱导系CAU5和低诱导率诱导系CAUHOI杂交组配群体中群体进行诱导率的比较。结果表明,低代群体中,材料背景对于诱导系诱导率的影响较大,而随着进一步的回交和自交,拼接的CENH3的转基因对诱导率的提高有显著作用。本研究分析了玉米幼胚发育过程中基因表达模式,进一步确证了玉米幼胚中的基因印迹现象,为揭示玉米胚中基因表达与籽粒发育的关系奠定了初步基础。同时,探讨了玉米诱导系的诱导机理,为选育更高诱导率的单倍体诱导系提供了理论参考。