波里马细胞质雄性不育系(pol CMS)是我国油菜杂交制种中最为普遍应用的雄性不育系,其中波里马细胞质温敏雄性不育系(pol TCMS)作为两系育种的典范具有育性受温度控制的性状。该不育系在低温16℃环境下恢复部分育性,在高温24℃环境下则表现为完全不育,然而波里马细胞质温敏不育的关键基因和分子机制尚不清楚。本研究利用已报导的4个拟南芥温度感受器基因(At PHYB、At PIF4、At ELF3和At ARP6)对温敏不育进行研究,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制了相关温度感受器基因的突变体。本研究主要结果如下:1.甘蓝型油菜pol TCMS 596温敏表型分析。甘蓝型油菜pol TCMS在开花期之前进行低温16℃预培养,进入开花期后进行不同时间梯度的高温24℃诱导,结果显示,导致pol TCMS彻底不育的高温诱导时间须达到40 min。将低温16℃预培养的材料转入高温24℃培养时,对不同大小的花蕾进行形态学标记并观察各花蕾开花后的育性,观察结果显示pol TCMS 596小于1 mm的花蕾经高温诱导后表现为彻底雄性不育。2.温度感受器基因的生物信息学分析。对温度感受器基因进行基因家族成员鉴定发现,从甘蓝型油菜ZS11基因组中鉴定出11个Bna PHYs、23个Bna PIFs、14个Bna ELFs和28个Bnmedial plantar artery pseudoaneurysma ARPs;筛选了Bna PHYB、Bna PIF4、Bna ELF3和Bna ARP6的同源基因各为4个、5个、4个和3个同源拷贝;进化分析发现,Bna PHYB、Bna PIF4、Bna ELF3和Bna ARP6分别与At PHYB、At PIF4、At ELF3和At ARP6高度同源。3.温度感受器基因的组织表达模式分析。在甘蓝型油菜ZS11中,Bna PHYB在茎和花蕾中表达量较高,Bna PIF4在茎和花瓣中表达量较高,Bna ELF3在茎中特异表达,Bna ARP6在各组织均有表达。不同温度处理后的RNA-seq数据显示,高温诱导相对于低温诱导,pol TCMSTezacaftor纯度花蕾中Bna PHYB、Bna ELF3和Bna ARP6表达量升高,Bna PIF4表达量降低;低温诱导(16℃)下,Bna PHYB、Bna ELF3和Bna ARP6表达量在pol TCMS中显著低于pol CMS中的表达,Bna PIF4在pol TCMS中的表达显著高于pol CMS中的表达。4.通过CRISPR/Cas9敲除转基因实验创造了敲除Bna PHYB、Bna PIF4、Bna ELF3和Bna ARP6的突变体,T_0代共获得91株单基因突变体单株,其中phyb突变体31株,pif4突变体为20株,elf3突变体为15株,aselleck合成rp6突变体为14株,对T_0代CRISPR/Cas9阳性植物进行编辑检测,Bna PHYB、Bna PIF4、Bna ELF3和Bna ARP6的编辑效率分别为92.31%、66.67%、55.56%和58.82%。不同的编辑类型及其平均效率为:插入(50.22%)、缺失(16.09%)、置换(0.82%)、复杂突变(32.87%),同时,在单碱基突变方面,A/T碱基对的突变概率>C/G碱基对的突变概率。5.突变体表型考察。在低温16℃培养下,phyb突变体的育性与野生型pol TCMS596有差异,phyb突变体表现为花丝伸长受阻,花粉量显著较少,花瓣缩小。对其它农艺性状进行观察,结果显示phyb突变体生长过程中表现为叶片缩小,分枝数显著减少。综上所述,推测Bna PHYB影响甘蓝型油菜株型发育,可能参与调节pol TCMS在低温下的育性恢复。本研究中其他基因的突变体未观察到育性变化,其功能有待进一步研究。