油茶作为海南省近几年大力发展的特色经济作物和朝阳产业树种,对合理调整农业产业结构、提质增效具有重要意义。但海南油茶实生树群体中开花不育现象普遍存在,这是目前制约海南油茶产业发展的主要因素。本研究以海南油茶正常株和不育株为材料,对其花芽发育过程外部形态特性进行阶段性比较观察,并应用花粉原位萌发技术检测其花粉萌发及花粉管发育差异;应用石蜡切片法对花芽分化过程中雌雄蕊进行解剖学观察,分析雌雄蕊发育时期与其花芽外部形态的相关性;同时基于转录组测序挖掘影响海南油茶败育的关键调控基因,旨在比较海南油茶不育株和可育株基因差异,分析差异基因的生物学功能,以进一步从分子水平探索海南油茶不育原因。研究结果如下:1、通过对比海南油茶正常花和不育花外部形态,明显可见不育花的雄性器官结构异常,其花药干缩、颜色泛白、内不含花粉粒,而正常株花药金黄色、内含大量花粉。另外,海南油茶正常株与不育株开花后子房形态差异也非常显著:正常株开花后子房正常发育膨大,而不育株开花后由于未能正常授精,子房发育受阻,2-3d即干瘪脱落。2、通过对海南油茶正常株与不育株的花粉萌发情况及花粉管发育特征进行观察发现,海南油茶正常株经授粉后,花粉粒萌发及花粉管发育正常。但海南油茶不育株经人工授粉后,花粉管不发育。3、采用石蜡切片方法对花器进行解剖观察,结果表明,正常株的花药和胚囊结构发育完全正常,但不育株的对应相同发育时期,其雌雄蕊发育现象明显有别于正常株:不育花花药绒毡层结构的发育和降解均表现异常,无法形成成熟的花粉粒;不育株胚囊的发育表现异常,大孢子母细胞不能形成,减数分裂不能起始或完成。4、为进一步从分子角度探究其不育原因,利用Illumina Hi Seq平台对海南油茶正常株和不育株各四个时期样品分别进行转录组测序。结果显示,总计获取175,200个unigenes,然而其中34.46%unigenes的功能信息仍未知,这表明针对海南油茶基因功能的研究尚不透彻。5、通过把海南油茶正常株和不育株各个对应的发育时期分别进行两两比对,发现6,462个基因在正常株和不育株的四个发育时期为共同DEGs。然后对挑选的DEGs进行GO注释、KEGG富集等,旨在精确研究海南油茶雌雄不育的分子机理,结果显示海南油茶不育受植物激素信号转导通路和代谢通路调控为主。6、经筛选挖掘出5个胚珠发育相关的显著差异基因和5个与花药的发育密切关联的基因。对所挑选的10个重要DEGs采用q RT-PCR方法进行验证。结果显示,十个基因表达量的差异倍数与转录组结果所呈现的基本相同,表明DEGs是可信的。