结球甘蓝(Brassica oleracea var. capitata)是我国仅次于白菜的第二大叶用蔬菜。甘蓝具有明显的杂种优势,全世界均将杂交种品种作为主载品种。利用雄性不育系生产杂种一代已经成为杂优选育的最主要的方法。花药绒毡层作为给花粉发育提供营养物质和材料准备的主要花药组织是人们研究的重点。分析鉴定绒毡层组织特异表达基因,弄清其在花粉发育过程中的分子机理成为人们研究的重中之重。本研究通过图位克隆的方法定位了显性雄性不育基因Ms-cdl的候选基因,并对其同源基因进行了表达分析。同时,还对该基因的起源进行了初步分析。在基因组水平上,本研究分析了不育材料及可育材料的转录组数据,为研究Ms-cdl相关基因奠定了基础。另外,本研究利用四种甘蓝雄性不育材料,鉴定出一批绒毡层特异表达候选基因。综上所述,本研究取得的主要结果如下：1、利用新一代测序技术对芥蓝可育、不育材料基因组重测序,通过“滑窗法”对各个染色体区域进行杂合度检测,定位杂合位点,从而对雄性不育基因Ms-cdl进行初步定位。并进一步开发距离不育基因更近的新的InDel标记筛选重组单株,最终将不育基因定位在C09染色体39.4kb的一段区域上。此区域内有四个候选基因Bol035717, Bol0357N2, Bol0357N3及Bo1035718,其核苷酸序列在可育、不育材料中无差异。仅Bo10357N3在可育、不育材料中的表达存在显著差异,最终将该基因确认为显性雄性不育基因Ms-cdl候选基因。2、通过对可育、不育芥蓝花药转录组RNA-seq测序,发现1,396个差异表达基因,并发现Ms-cdl同样影响花药发育早期的基因表达。并且首次发现不育材料中大量的上调基因可能与细胞学描述的胼胝质延迟降解,四分体时期小孢子不能释放具有重要关系。基因功能注释显示大量上调基因富集于代谢途径,次生代谢物合成途径,碳代谢途径,氨基酸合成途径等等。下调基因显著富集于果胶酯酶活性,果胶裂解酶活性,聚半乳糖醛酸酶活性等等,这些都是四分体花粉母细胞壁降解的重要酶活性。这些基因的下调与四分体花粉母细胞壁不能降解的现象一致。3、根据甘蓝三个亚基因组对差异表达基因的同源基因排列发现同一个同源组中的多个DEG在表达上几乎都具有相同的调控方向。进一步分析发现超过75%的表达调控方向与检测到的差异表达基因调控方向一致,表明与Ms-cdl相关的调控花药发育的基因在甘蓝中功能冗余。LF上的差异表达基因数量并没有明显高于MF上的DEGs的数量,说明LF亚基因组上偏保留的差异表达基因只是数量上更多而并不是LF在花药发育路径上扮演了更重要的角色。4、比较四种甘蓝雄性不育(四种类型分别是NiCMS, RGMS, OguCMS, DGMS)的细胞学败育时间和特征,本研究提出了花药发育顺序打断模型。通过对四种甘蓝雄性不育材料花药转录组RNA及可育材料的花药转录组RNA与拟南芥基因芯片杂交共发现1,005个与花药发育密切相关的差异表达基因。通过与前人研究的营养组织及花粉基因芯片比较并结合细胞学绒毡层败育特征,筛选出105个绒毡层特异表达候选基因。结合花药发育顺序打断模型,确定了部分候选基因的表达顺序。5、根据拟南芥花药发育关键基因网络,归纳这些基因在四种甘蓝雄性不育花药中的差异表达情况,确定了四种雄性不育材料中绒毡层败育的最主要的影响因子。在NiCMS中,大多数花药发育关键基因出现下调；在RGMS与OguCMS中,除了大量下调的花药发育关键基因外,TDF1和MYB103(80)显著上调；DGMS主要影响花粉发育后期基因。这些花药发育调控层面的结果与我们观察到的细胞学结果基本一致。