以不同发育期的地梢瓜花蕾为试材,通过细胞学观察明确了花粉块形态及花药发育关键时期,通过转录组、代谢组及相关基因家族生物信息学分析探讨了地梢瓜花药发育的调控机制,并筛选参与地梢瓜花药发育的相关基因,旨在进一步了解地梢瓜花药发育机理,同时为利用基因工程技术创造优良品种提供理论基础。主要研究结果如下:1.地梢瓜花粉块特点:由着粉腺经花粉块柄连接着两个花粉块,沿纵轴左右对称,两侧的花粉块大小相等。花粉块表面纹饰呈不规则的多边形,覆盖有粘性物质,这种物质不仅存在于表面还深入到花粉粒之间的空隙中。小孢子时期、四分体时期、单核期和成熟期四个时期之间花蕾的纵径长度存在极显著差异,其所对应的纵径长度范围分别为:1.55mm-2.60mm、2.60mm-3.40mm、3.40mm-4.80mm、4.70mm-6.50mm。小孢子母细胞时期,四分体时期,单核时期的花粉块表面光滑,成熟期的花粉块表面褶皱,有类似于毛孔一样的小细孔。此外,地梢瓜花粉块中的花粉粒在整个发育过程中体积无明显增加,且始终保持紧密排列维持不分离状态。2.地梢瓜不同发育期花药转录组分析发现:通过韦恩图获得6107个小孢子母细胞时期与成熟期(T1vs T4)、四分体时期与成熟期(T2vs T4)、单核期与成熟期(T3vs T4)之间共有的差异基因;差异基因中许多被预测为b HLH、MYB和WRKY等转录因子。GO富集分析发现192个差异基因可能与绒毡层Infection horizon发育、孢粉素合成和花粉壁发育有关。KEGG富集分析发现,差异基因在淀粉与蔗糖代谢过程、苯丙素生物合成和植物激素信号传导通路富集显著。分析了淀粉与蔗糖代谢和植物激素转导途径的相关差异selleck化学基因的表达模式,筛选到28个参与淀粉与蔗糖代谢和56个参与植物激素转导途径的差异基因。3.地梢瓜不同发育期花药代谢组分析发现:从地梢瓜花药中共检测到468个差异代谢物。脂质类和黄酮类物质在花药成熟期含量上升明显。KEGG富集分析发现,苯丙烷代谢和类黄酮代谢通路中差异代谢物显著富集。转录代谢KEGG共富集分析发现苯丙烷途径和类黄酮途径最为显著,鉴定到的差异基因有PAL、4CL、CHS、CHI等,差异代谢物大多属于黄酮类物质。通过通路途径图分析苯丙烷代谢和类黄酮代谢通路差异基因与代谢物之间的关系,发现差异基因在小孢子母细胞时期-单核期MK-2206化学结构(T1-T3)高表达促进类黄酮物质的积累。4.通过对b HLH基因家族鉴定发现,共鉴定出59个b HLH基因,该基因家族所编码的等电点介于4.85-9.89,相对分子量介于12.64-79.25k Da,蛋白大小介于113-724aa。与拟南芥进化分析显示,b HLH基因家族成员共分为23组,其中地梢瓜的b HLH基因家族成员被分在其中的16个组,组内基因同源性较高,结构相似。聚类及表达模式分析显示,大部分Ctb HLH基因在地梢瓜花药发育前期高表达,Ctb HLH21与拟南芥绒毡层细胞发育相关基因At AMS(At2G16910)聚类在一起且转录组注释其为AMS,其将作为候选基因进行后续研究。