本书围绕棉花雄性不育机理展开系统研究，为棉花杂种优势利用提供理论依据。首先阐述植物雄性不育相关背景，包括杂种优势、线粒体基因、植物激素与雄性不育的关系，以及棉花细胞质雄性不育的研究现状，指出非编码RNA调控、线粒体蛋白质组分析等在育性研究中的重要性。 通过细胞学及生理生化指标研究，明确棉花2074A花粉败育关键时期，揭示代谢产物、抗氧化胁迫酶活性与雄性不育的关联。鉴定与分析棉花细胞质雄性不育发生相关的miRNAs和lncRNAs，发现关键miRNA及其靶基因、lncR67对油菜素甾醇合成和植株育性的调控作用。对线粒体蛋白质组差异分析，明确不育系与保持系线粒体蛋白差异，揭示碳水化合物代谢、氧化还原反应等与CMS的关系。最后总结主要结论并对未来研究进行展望。

前言
缩略词与中英文全称对照表
1 绪论
1.1 植物雄性不育
1.1.1 植物杂种优势与雄性不育
1.1.2 植物线粒体基因影响细胞质雄性不育发生
1.1.3 植物激素与雄性不育
1.2 棉花细胞质雄性不育
1.2.1 棉花细胞质雄性不育
1.2.2 线粒体水平揭示棉花CMS机理
1.2.3 激素及生理生化指标变化影响棉花CMS发生
1.3 非编码RNA调控植物育性
1.3.1 miRNA合成及调控机理
1.3.2 miRNA参与调控雄性不育发生
1.3.3 lncRNA特性及作用机制
1.3.4 miRNA与lncRNA相互作用
1.3.5 关键lncRNA参与育性调控
1.4 线粒体蛋白质组揭示细胞质雄性不育发生机制
1.5 棉花功能基因组研究
1.6 研究目的和意义
2 试验材料、设计与方法
2.1 试验材料
2.2 试验设计
2.3 试验方法
3 棉花细胞质雄性不育系细胞学及生理生化指标研究
3.1 试验材料与试剂
3.2 试验方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 棉花的细胞质雄性不育系2074A、细胞质雄性不育保持系2074B花药发育细胞学特征
3.3.2 不育系和保持系不同组织生理指标检测
3.4 讨论
3.4.1 棉花2074A花粉败育关键时期
3.4.2 代谢产物与花粉育性
3.4.3 抗氧化胁迫酶活性与雄性不育
4 棉花细胞质雄性不育发生相关miRNAs鉴定与分析
4.1 试验材料
4.1.1 植物材料
4.1.2 载体及菌株
4.2 试验方法
4.2.1 总RNA提取
4.2.2 小RNA文库构建及数据分析
4.2.3 靶基因功能分析
4.2.4 表达模式验证
4.2.5 植物表达载体构建
4.2.6 叶盘法转化烟草
4.3 结果与分析
4.3.1 小RNA注释与序列分析
4.3.2 已知和新miRNA鉴定
4.3.3 miRNA表达模式分析
4.3.4 差异表达miRNA靶基因预测及功能分析
4.3.5 qRT-PCR分析miRNA调控靶基因模式
4.3.6 miRNA调控育性模式
4.3.7 miRNA过表达载体构建及转化
4.3.8 转基因烟草鉴定及表型观察
4.4 讨论
4.4.1 miRNA与棉花CMS
4.4.2 关键miRNA及其靶基因参与调控植物育性
5 棉花细胞质雄性不育发生相关lncRNAs鉴定与功能验证
5.1 试验材料
5.1.1 植物材料
5.1.2 载体及菌株
5.2 试验方法
5.2.1 总RNA提取
5.2.2 lncRNA文库构建及数据分析
5.2.3 靶基因功能分析
5.2.4 表达模式验证
5.2.5 植物表达载体构建
5.2.6 叶盘法转化烟草
5.3 结果与分析
5.3.1 全基因组鉴定陆地棉lncRNA
5.3.2 陆地棉lncRNA特性分析
5.3.3 lncRNA保守性分析
5.3.4 lncRNA组织特异性表达分析
5.3.5 lncRNA差异表达模式分析
5.3.6 miRNA与lncRNA相互作用的预测与验证
5.3.7 差异表达lncRNA靶基因功能分析及候选lncRNA确定
5.3.8 候选lncRNA载体构建及遗传转化
5.3.9 lncR67靶基因Gh_D11G1510保守性分析
5.3.10 Gh_D11G1510调控油菜素甾醇合成
5.3.11 Gh_D11G1510功能验证
5.3.12 Gh_D11G1510催化油菜素甾醇合成影响植株育性
5.3.13 干涉Gh_D11G1510烟草同源基因导致烟草结实率降低
5.3.14 lncR67正向调控Gh_D11G1510表达
5.3.15 敲除lncR67、GHCPY724B导致棉花雄性不育和植株矮化
5.3.16 GHCPY724B调控棉花油菜素甾醇合成代谢
5.3.17 转录因子BZR1/BES1调控棉花雄性不育
5.3.18 GHMCM2及营养物质代谢相关基因调控棉花株高
5.3.19 lncR67靶向线粒体orf
5.4 讨论
5.4.1 棉花细胞质雄性不育相关lncRNA鉴定
5.4.2 lncR67调控油菜素甾醇合成并影响植株育性
6 棉花细胞质雄性不育系和保持系线粒体蛋白质组差异分析
6.1 试验材料
6.2 试验方法
6.2.1 线粒体分离
6.2.2 线粒体蛋白质提取
6.2.3 蛋白还原烷基化及Trypsin酶解
6.2.4 DDA预实验与质谱分析
6.2.5 生物信息学分析
6.2.6 荧光定量PCR分析
6.3 结果与分析
6.3.1 棉花花蕾线粒体蛋白质鉴定
6.3.2 特异蛋白质分析
6.3.3 特异蛋白功能分析
6.3.4 组织特异分析及蛋白亚细胞定位预测
6.3.5 雄性不育发生候选蛋白功能预测
6.3.6 转录组与蛋白质组相关性分析
6.3.7 差异蛋白相对表达量分析
6.3.8 CMS发生相关蛋白质互作网络分析
6.3.9 关键线粒体蛋白功能验证
6.3.10 Gh_A11G1250调控棉花育性通路分析
6.4 讨论
6.4.1 棉花不育系与保持系线粒体蛋白分析
6.4.2 碳水化合物代谢和三羧酸循环与CMS的关系
6.4.3 CMS与氧化还原反应和电子传递
6.4.4 A0A0B0MM80调控氧化还原酶活性影响花粉育性
7 主要结论与展望
7.1 主要结论
7.2 展望
参考文献
附录