辣椒（Capsicum annuum L.）是世界上主要的常异花授粉蔬菜作物之一，在熟性、产量、品质及抗病性等方面具有明显的杂种优势。目前我国辣椒杂交种已在生产上占据主要地位，大面积主推品种都是品种间或自交系间一代杂交种。这类杂交种子在生产上虽然增产潜力很大，但其制种时必须人工去雄，成本较高，而且由于辣椒生殖器官同花同位，种子纯度很难保证。目前国内外已将辣椒雄性不育成功应用在辣椒杂种优势育种及杂种一代种子生产之中，对于解决人工去雄以降低生产成本，提高种子纯度具有重要的推动作用。当前辣椒雄性不育应用中的一个关键问题是雄性不育源匮乏或其农艺性状难以改良，已选育的不育系母本遗传背景大多数基本一致，这些都不利于辣椒杂种优势的进一步充分发挥利用。本研究针对这一辣椒育种中出现的瓶颈，自2002年以来利用远缘杂交结合人工诱变技术创制了MS4辣椒雄性不育种质资源，在明确其遗传规律的基础上选育出HW58AB雄性不育两用系，并对其主要农艺性状、细胞学、生理生化和分子生物学等方面进行研究，从而探索该辣椒核雄性不育两用系的不育机理，为进一步更好地利用这一新不育源奠定基础。主要研究结果如下：1.利用辣椒3个栽培种C. annuum、C. chinense、C. peruvianum远缘杂交结合人工诱变技术创制的MS4不育株花药干瘪皱缩，花粉量极少甚至无花粉，花粉无生活力，雌蕊具有正常的发育和异交授粉受精能力，不育性状典型，具有一定的研究和利用价值。通过对MS4株系内成对兄妹交和父本自交，结果表明若F1代植株为全可育，F2代群体中可育与不育性状分离符合3:1分离比例；若F1代植株育性发生分离，则不育与可育性状分离符合1:1分离比例。因此认为该不育源不育基因对可育基因为隐性，且仅受单基因控制。通过MS4株系中不育株与6个高世代自交系间成对杂交、自交及测交结果分析表明：F1代表现均为全可育，未在供试自交系中发现保持系。因此MS4株系中出现的不育性状为细胞核单基因控制的隐性质量性状。2.采用株系内固定单株进行成对兄妹交，同时结合主要农艺性状选择，经多代选育获得辣椒核雄性不育两用系HW58AB。该两用系雄性不育性状典型，花粉败育彻底，不育度高，育性受环境影响较小，不育性状稳定，果实圆锥形，抗辣椒疫病。本研究还利用二环系法将其不育性状转育至甜椒自交系CK15中，为进一步深入研究辣椒雄性不育机理及杂种优势利用奠定育种材料基础。3.利用石蜡切片和电镜技术对小孢子细胞学观察表明辣椒核雄性不育两用系HW58AB小孢子败育发生在小孢子母细胞末期，即四分体形成之前，部分绒毡层细胞过度膨大，液泡化现象严重，导致在药室内腔挤压小孢子母细胞破裂解体。在四分体时期，绒毡层细胞液泡化加剧膨大侵占了小孢子母细胞空间，不育株小孢子母细胞受绒毡层严重挤压解体自溶，并与绒毡层粘连在一起形成深着色带。不育株小孢子母细胞不能完成减数分裂，不能形成正常的四分体。4.利用酶联免疫检测技术研究不育株和可育株花蕾在小孢子不同发育时期内源激素含量的动态变化及激素平衡关系。结果表明：两用系中不育株花蕾组织中IAA、ZRs、GA3含量在小孢子发育的大部分时期均低于可育株，而不育株花蕾中ABA含量在小孢子发育各个时期均显著高于可育株。不育株花蕾ZRs/GA3均高于可育株，而IAA/ABA、ZRs/ABA、GA3/ABA均低于可育株，这说明辣椒花蕾发育过程中不育系中的内源激素的平衡关系发生了变化，ABA与IAA之间存在着相互拮抗的作用，IAA、ZRs及GA3供给失调导致雄性不育。5.利用cDNA-AFLP技术研究了辣椒核雄性不育两用系HW58AB不育株和可育株蕾期基因表达差异，共获得了93条阳性差异表达片段。经序列比对发现这些差异片段分别属于细胞壁合成及跨膜运输、电子传递与能量调控、防卫与胁迫反应、细胞周期、生理生化代谢、核酸代谢、信号传导、转录调控、未知或假定蛋白等，其中53条TDFs无同源基因功能或为假定蛋白，可能为新基因。在37条育性表达差异的TDFs中，27条在可育株花蕾中特异表达，其余10条在不育株花蕾中特异表达，不育株特有的差异片段数明显少于可育株，这可能是由于某些基因的沉默或特异表达导致不育株小孢子在发育途中败育，而可育株小孢子继续正常发育。6.通过半定量RT-PCR技术对小孢子发育过程中有代表性的差异片段时空表达模式进行分析，结果表明：分别与果胶裂解酶基因、酰基辅酶A合成酶、精氨酸脱羧酶基因高度同源的差异片段在可育株花蕾发育过程中特异表达或表达量很高，而与过氧化物酶基因、脯氨酸氧化脱氢酶基因高度同源的差异片段在不育株花蕾发育过程中特异表达或表达量很高。结合两用系小孢子发育过程中蕾期IAA含量、过氧化物酶活性和游离氨基酸含量的分析，说明不育株小孢子败育与胞间连丝或胞质通道形成受阻，多胺等信号物质合成不足，过氧化物酶过量表达引起的IAA亏缺，以及脯氨酸大量降解引起的细胞膜系统完整性受到破坏密切相关。