陶興林，朱惠霞，胡立敏，張金文，劉明霞

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，甘肅蘭州 730070；2.農(nóng)業(yè)部園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制西北地區(qū)科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，甘肅蘭州 730070；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，甘肅蘭州 730070）

IAA和GA對(duì)花椰菜溫敏雄性不育系育性轉(zhuǎn)換的影響

陶興林1，2，3，朱惠霞1，2，胡立敏1，2，張金文3，劉明霞1，2

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，甘肅蘭州 730070；2.農(nóng)業(yè)部園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制西北地區(qū)科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，甘肅蘭州 730070；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，甘肅蘭州 730070）

以花椰菜溫敏雄性不育系GS-19為試材，采用液相色譜法，對(duì)其不育材料和可育材料花藥的不同發(fā)育階段以及葉片中內(nèi)源激素GA和IAA動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明，GA和IAA在花椰菜溫敏雄性不育系的花藥不同發(fā)育時(shí)期和葉片中都存在明顯差異。除四分體時(shí)期外，不育材料的造胞時(shí)期和成熟花粉粒時(shí)期IAA含量顯著高于可育材料，GA在花藥發(fā)育的造胞時(shí)期、四分體時(shí)期、成熟花粉粒時(shí)期均顯著高于可育材料；不育材料葉片中的IAA和GA含量也顯著高于可育材料。研究結(jié)果對(duì)揭示內(nèi)源激素在雄性敗育過程中可能存在的作用機(jī)制有重要意義。

IAA；GA；花椰菜；溫敏雄性不育系；GS-19；育性轉(zhuǎn)換

花椰菜（Brassica oleracea L.var.botrytis L.）為十字花科蕓薹屬甘藍(lán)種的一個(gè)變種，起源于地中海東部的克里特島，19世紀(jì)中葉由英國傳入我國，我國花椰菜種植面積已達(dá)47.8萬hm2，占全世界總面積的2.8%。花椰菜作為我國主要露地蔬菜栽培種類之一［1～2］，尤其是近年來高山蔬菜和高原蔬菜迅速發(fā)展，種植面積快速增長。作為植物性別誘導(dǎo)信號(hào)，植物激素對(duì)雄性不育的發(fā)生起著重要的調(diào)節(jié)作用，國內(nèi)外在不育育性植物體內(nèi)內(nèi)源激素水平的變化、植物激素對(duì)雄蕊和花粉發(fā)育的影響以及雄性不育的誘導(dǎo)和恢復(fù)等方面開展了大量的研究。結(jié)果表明，植物的各種雄性不育類型與植物體內(nèi)的生長素和乙烯的含量均存在一定的關(guān)系［3～11］。本試驗(yàn)以甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所花椰菜課題組選育的花椰菜溫敏雄性不育系GS-19為材料（該材料高溫不育，低溫育性恢復(fù)），采用液相色譜法，通過對(duì)不育條件和可育條件下的葉片及不同發(fā)育時(shí)期的花蕾內(nèi)源IAA和GA含量進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化分析，以期揭示花椰菜雄性不育激素調(diào)控機(jī)理，對(duì)促進(jìn)雄性不育系在花椰菜雜種優(yōu)勢中的利用具有重要理論和實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所自主選育的花椰菜溫敏雄性不育系GS-19為試驗(yàn)材料。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 提取稱取切碎后的樣品5 g放入稱量瓶中，加入10 mL體積分?jǐn)?shù)為80%甲醇提取劑，超聲振蕩15 min，抽濾，然后用5 mL的提取劑洗滌殘?jiān)?次并抽濾，合并3次濾液，倒入雞心瓶中，用少量的甲醇沖洗布氏漏斗內(nèi)壁，由旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（40℃）濃縮至水相。

1.2.2 凈化將濃縮后的水相調(diào)pH 7.0，用乙酸乙酯進(jìn)行液液萃?。?×5 mL），揮干乙酸乙酯，用5%甲醇1 mL定容，過SPE-PAK C18固相萃取小柱，用4 mL 40%甲醇溶液洗脫，收集上樣液和洗脫液（共5 mL），過0.45 μm濾膜，即為待測液。

1.2.3 測定用液相色譜儀（安捷倫1200型）對(duì)待測液進(jìn)行測定，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 花藥不同發(fā)育時(shí)期內(nèi)源激素與雄性不育的關(guān)系

2.1.1 GA含量與雄性不育的關(guān)系GA含量對(duì)花椰菜溫敏雄性不育有著明顯的影響，不育材料的GA含量均高于可育材料。從圖1可以看出，造胞時(shí)期，GA在不育材料中的含量為281.54 μg/g，比對(duì)照可育材料（193.99 μg/g）增加87.55 μg/g，增幅為45.1%；四分體時(shí)期，GA在不育材料中的含量為355.37 μg/g，比對(duì)照可育材料（114.50 μg/g）增加240.87 μg/g，增幅達(dá)210.4%；成熟花粉粒時(shí)期，GA在不育材料中的含量為350.13 μg/g，比對(duì)照可育材料（226.67 μg/g）增加123.46μg/g，增幅為54.5%。對(duì)GA含量進(jìn)行方差分析結(jié)果表明，花椰菜溫敏雄性不育系GS-19花藥不同發(fā)育時(shí)期內(nèi)源激素GA含量不育材料顯著高于可育材料，說明GA含量與雄性不育的關(guān)系密切。

2.1.2 IAA含量與雄性不育的關(guān)系IAA含量對(duì)花椰菜溫敏雄性不育有著明顯的影響，不育材料的IAA含量均高于可育材料。從圖1可以看出，造胞時(shí)期，IAA在不育材料中的含量為1.97 μg/g，比對(duì)照可育材料（1.29 μg/g）增加0.68μg/g，增幅為52.7%；四分體時(shí)期，IAA在不育材料中的含量為1.44 μg/g，比對(duì)照可育材料（1.22 μg/g）增加0.22 μg/g，增幅為18.0%；成熟花粉粒時(shí)期，IAA在不育材料中的含量為2.55 μg/g，比對(duì)照可育材料（1.40 μg/g）增加1.15 μg/g，增幅達(dá)82.1%。對(duì)IAA含量進(jìn)行方差分析結(jié)果表明，花椰菜溫敏雄性不育系GS-19花藥不同發(fā)育時(shí)期內(nèi)源激素IAA含量不育材料除四分體時(shí)期與對(duì)照可育材料差異不顯著外，造胞時(shí)期和成熟花粉粒時(shí)期均顯著高于可育材料，說明IAA含量與雄性不育的關(guān)系密切。

圖1 花椰菜溫敏雄性不育材料與可育材料的花藥不同發(fā)育時(shí)期的GA和IAA含量的變化

圖2 花椰菜溫敏雄性不育材料與可育材料的葉片中GA和IAA含量的變化

2.2 葉片內(nèi)源激素含量與雄性不育的關(guān)系

葉片內(nèi)源激素含量對(duì)花椰菜溫敏雄性不育也有著明顯的影響。ABA在不育材料和可育材料的葉片中均未檢出，GA和IAA在葉片中的含量不育材料均高于可育材料。從圖2可以看出，GA在不育材料葉片中的含量為521.60 μg/g，比對(duì)照可育材料（290.01 μg/g）增加231.59 μg/g，增幅為79.9%；IAA在不育材料葉片中的含量為4.14 μg/g，比對(duì)照可育材料（1.78 μg/g）增加2.36 μg/g，增幅達(dá)132.6%。

3 小結(jié)與討論

1）以花椰菜溫敏雄性不育系GS-19為試材，采用液相色譜法，對(duì)其不育材料和可育材料花藥的不同發(fā)育階段以及葉片中內(nèi)源激素GA和IAA動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行比較分析，結(jié)果表明，花椰菜溫敏雄性不育系的IAA含量除四分體時(shí)期與對(duì)照沒有顯著差異外，造胞時(shí)期和成熟花粉粒時(shí)期都顯著高于對(duì)照。GA含量在造胞時(shí)期、四分體時(shí)期及成熟花粉粒時(shí)期都顯著高于對(duì)照，葉片中也取得了一樣的結(jié)果。

2）作為植物性別誘導(dǎo)信號(hào)，植物激素對(duì)雄性不育的發(fā)生起著重要的調(diào)節(jié)作用。國內(nèi)外在不育育性植物體內(nèi)內(nèi)源激素水平的變化、植物激素對(duì)雄蕊和花粉發(fā)育的影響以及雄性不育的誘導(dǎo)和恢復(fù)等方面開展了大量的研究。關(guān)天霞、張艷玉、孫希祿等分別在亞麻、蘿卜、小麥的不育系中得到IAA的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于可育花藥中的研究結(jié)果，認(rèn)為雄性不育的發(fā)生與生長素的虧缺有關(guān)［7，10～11］。多數(shù)研究表明GA匱缺與雄性不育的發(fā)生有密切的關(guān)系，關(guān)天霞、張艷玉、孫希祿等在不同植物雄性不育中都發(fā)現(xiàn)，不育系內(nèi)源GA的水平都低于正?？捎担?，10～11］。

［1］魏小林.臨洮縣無公害花椰菜高產(chǎn)栽培技術(shù)［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2013（3）：56-57.

［2］李志峰.蘭州花椰菜無公害栽培技術(shù)［J］.甘肅農(nóng)業(yè)科技，2014（2）：69-70.

［3］許明，白明義，魏毓棠.紫菜薹細(xì)胞質(zhì)雄性不育系及其保持系在不同發(fā)育時(shí)期內(nèi)源激素的變化［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，16（3）：124-127；135.

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（本文責(zé)編：鄭立龍）

Effect of IAA and GA on Fertility Conversion in Cauliflower Thermo-sensitive Genic Male-sterile Line

TAO Xing-lin1，2，3，ZHU Hui-xia1，2，HU Li-min1，2，ZHANG Jin-wen3，LIU Ming-xia1，2
（1.Institute of vegetable，Gansu Academy of Agricultural Science，Lanzhou Gansu 730070，China；2.Lanzhou Research Station of Horticultural Crop Biology and Germplasm Enhancement，Lanzhou Gansu 730070，China；3.Gansu Agricultural University，Lanzhou Gansu 730070，China）

Using broccoli thermo-sensitive genic male-sterile line GS-19 as test materials，the endogenous hormones IAA and GA of the different development stage are analysised adopting the method of HPLC.The result shows that IAA and GA of GS-19 is obvious difference in different development periods of bud and blade，IAA content of Sterile material is significantly higher than control in Sporogenous cell period and Ripping pollen period.GA content of Sterile material is significantly higher than control in Sporogenous cell period，Tetrad period and Ripping pollen period.GA and IAA content of Sterile material is significantly higher than control in blade.

IAA；GA；Cauliflower；Thermo-sensitive genic male-sterile line；GS-19；Endogenous hormone

S635.3

A

1001-1463（2015）03-0013-03

10.3969/j.issn.1001-1463.2015.03.005

2014-12-15

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“花椰菜溫敏雄性不育的遺傳機(jī)理研究”（31460519）；甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新基金項(xiàng)目“花椰菜溫敏雄性不育相關(guān)內(nèi)源激素研究”（2012GAAS15-17）；農(nóng)業(yè)部園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制西北地區(qū)科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站項(xiàng)目資助

陶興林（1977—），男，甘肅華池人，助理研究員，主要從事蔬菜育種及生物技術(shù)應(yīng)用研究工作。聯(lián)系電話：（0931）7754992。E-mail：taoxinglin77@126.com