小麦杂种优势利用可对粮食的增产,品质的改善起到重要的改良作用;多年来,众多科研工作者致力于小麦杂种优势利用的研究,但由于优良雄性不育系的缺乏,使得杂交小麦的商业化应用仍相对滞后。因此,解析小麦雄性不育的机理,为杂交小麦在商业中的应用提供理论与技术支撑具有重要意义。以联合蛋白质组学与修饰组学来探讨小麦雄性不育机理的研究目前还尙未见报道。本研究通过对单核早期、二核期小麦不育系ms（P）-ys及其保持系偃师9号花药的形态学、蛋白质组学、泛素化组学的比较分析,揭示出相互关联两基因TaHUB1/2,并通过分子生物学实验技术手段对其进行功能分析和验证,探究供试材料的不育分子机理,为深入阐明小麦的不育机理提供了较详实的研科学依据和数据支撑,主要研究结果如下:（1）在花粉粒成熟期不育系花药干瘪狭长、颜色浅白、花药不开裂;2%I2-KI显示无淀粉的积累。在小孢子发育过程中,不育系花药的小孢子发育至二核期时细胞核呈弥散状;几乎观察不到三核期细胞,说明二核期是败育的关键时期。不育系花药绒毡层在四分体时期出现液泡化,单核早期提前且快速的降解,二核期降解完全;绒毡层降解过程中,产生异常的乌氏体导致花粉壁的合成受阻,花粉壁异常。TUNEL实验再次证明不育系绒毡层较保持系提前降解。综上所述表明,不育系花药绒毡层提前降解使得小孢子发育所需能量与物质不足,导致小孢子发育、花粉壁合成受阻,最终导致败育,所以绒毡层异常降解是败育的关键因素,单核早期至二核期是发生败育的关键阶段。（2）蛋白质组学研究中,共鉴定到4519个蛋白,其中2576个蛋白有定量信息。单核早期共鉴定到178个差异表达蛋白（DEPs）,其中103个上调,75个下调;二核期共鉴定到717个DEPs,其中389个上调,328个下调。通过亚细胞定位、GO、KOG、KEGG等分析,发现“氧化磷酸化”、“TCA循环”、“糖酵解”、“淀粉和蔗糖代谢”通路主要富集于二核期DEPs中,且与绒毡层相关蛋白也显著下调。该结果与表型分析中二核期是败育的关键期的结论相吻合,同时预示着供能不足与花药败育有着紧密的联系。（3）通过对随机挑选的15个差异蛋白对应基因的荧光定量PCR检测可知,有9个基因在两种材料上的表达趋势与蛋白的表达趋势完全一致,其余则不尽相同,结果很好的验证了蛋白数据的准确性和可靠性,同时也说明基因转录水平上的表达模式与细胞内实际蛋白质水平并非有严格一致的关系。（4）泛素化组学研究分析中,共有6015个泛素化修饰位点（Kub site）被鉴定到,它们分布在2495个蛋白中;其中4728个Kub site在2056个蛋白中有定量信息。共发现了13个保守的Motif,其中7个在其他物种中也有报道,这些物种间重叠的Motif表明泛素化修饰是不同物种间高度保守的翻译后修饰（PTMs）方式。（5）单核早期于387个蛋白质上鉴定到527个泛素化差异修饰位点（Kub-DMSs）,其中102个Kub-DMSs上调,425个Kub-DMSs下调;二核期于507个蛋白上鉴定到700个Kub-DMSs,其中484个Kub-DMSs上调,216个Kub-DMSs下调。通过亚细胞定位、GO、KOG、KEGG、PPI分析得到了二核期泛素化修饰影响的败育相关的关键通路（“自吞噬”、“丙酮酸代谢”、“氧化磷酸化”和“淀粉与蔗糖的代谢”）且各代谢相关酶上观察到大量Kub site;同时,分析发现参与上述通路的多是一些转录因子及在转录过程一直起调节作用的RNA结合蛋白,故我们认为泛素化对花药发育过程中体内转录相关蛋白的活性有重要的调节作用。（6）泛素化对组蛋白的命运具有重要影响,在稳定DNA中发挥重要作用并最终影响植株的育性。本研究两个比较组中共有15个组蛋白在花药发育阶段泛素化水平存在显著差异;花药蛋白质与其泛素化组数据的联合分析表明蛋白质的丰度与其泛素化水平之间并不存在严格的对应关系。（7）TaHUB1/2两基因的CDS长度分别为2613bp和2535bp,是水稻Os HUB1/2和拟南芥HUB1/2两基因的同源物,具有典型的RING锌指结构域,属C3HC4类型的E3泛素连接酶;两者均定位于细胞核中,在酵母和烟草中都能形成同源和异源二聚体。实时荧光定量结果表明,在单核早期与二核期不育系中的表达量均显著低于保持系。转TaHUB1/2两基因的拟南芥表现为促进主根发育,抑制侧根发育,莲座叶数目增多且开花时间提前,果荚短小,部分是未结实的空荚,说明TaHUB1/2两基因在拟南芥中过表达严重影响其生长发育,严重会出现部分败育的现象。