新疆农业科学 ›› 2023, Vol. 60 ›› Issue (3): 624-632.DOI: 10.6048/j.issn.1001-4330.2023.03.013
裴红霞1(), 李生梅2, 武旭霞3, 耿世伟2, 赖黎丽4, 高晶霞1(), 董心久2()
收稿日期:
2022-07-30
出版日期:
2023-03-20
发布日期:
2023-04-18
通信作者:
高晶霞(1984-), 女, 宁夏人,助理研究员, 研究方向为作物遗传育种, (E-mail)774350762@qq.com;作者简介:
裴红霞(1980-), 女, 山西人,助理研究员, 研究方向为作物遗传育种, (E-mail)810444147@qq.com
基金资助:
PEI Hongxia1(), LI Shengmei2, WU Xuxia3, GENG Shiwei2, LAI Lili4, GAO Jingxia1(), DONG Xinjiu2()
Received:
2022-07-30
Online:
2023-03-20
Published:
2023-04-18
Correspondence author:
GAO Jingxia (1984-), female, from ningxia, research assistant, vegetable genetics and breeding research, (E-mail)Supported by:
摘要:
【目的】分析辣椒(Capsicum annuum L.)雄性不育系的形态学及生理生化的特征,为研究羊角椒雄性不育的遗传机制提供理论参考。【方法】以羊角椒核雄性不育系pby-1和保持系PBY-1为材料,观察花蕾7个时期的发育情况及盛花期的花器官,测定盛花期花粉的生活力及减数分裂、四分体及单核3个时期花蕾的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和丙二醛(MDA)的含量,分析保护酶活性的变化,比较赤霉素(GA3)、生长素(IAA)、玉米素核苷(ZR)、茉莉酸(JA)及脱落酸(ABA)含量差异及不同内源激素的平衡关系。【结果】与野生型PBY-1相比,不育系只有花器官结构与其不同,花药干瘪,花粉无生活力。在羊角椒花蕾发育的3个时期,不育系与可育系之间在保护酶活性与内源激素含量上存在差异,其中,不育系SOD活性始终显著低于保持系,而CAT活性始终显著高于保持系,POD活性在减数分裂期和四分体时期显著低于保持系,MDA含量只有在单核时期显著高于保持系;四分体及单核时期GA3含量、IAA含量高于保持系,ZR含量始终高于保持系,减数分裂期JA含量明显低于保持系,四分体时期IAA含量明显高于保持系;不育系和保持系IAA/ABA、IAA/GA3、IAA/JA、IAA/ZR、ABA/GA3、ABA/ZR的变化趋势不一致,且IAA/ABA的比值高于其他内源激素含量的比值。【结论】不育系保护酶活性的变化和内源激素含量的异常以及激素比值的变化可能影响了减数分裂、四分体及单核3个时期的花药内源物质和花粉活力,导致羊角椒不育系花药中花粉发育受阻、形成败育。
中图分类号:
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图1 羊角椒不同时期花蕾的发育过程 注:S1~S7:不育系Ⅰ-Ⅶ时期;F1~F7:保持系Ⅰ-Ⅶ时期
Fig.1 The process in during bud development of hot pepper Note:S1-S7:sterile line Ⅰ-Ⅶ period;F1-F7:maintainer line Ⅰ-Ⅶ period
材料 Materials | 小孢子 发育时期 Microspore development time | 花蕾形态特征 Morphological characteristics flower buds | 花蕾纵横径 Veritical and horizontal diameter of flower bud | |
---|---|---|---|---|
纵径 Longitudinal diameter(mm) | 横径 Transverse diameter(mm) | |||
pby-1 | S1 | 花蕾小,花萼紧裹花冠,深绿色。 | 2.49~2.98 | 2.07~2.63 |
S2 | 花蕾比S1期花蕾微大,花萼裹着花冠,深绿色。 | 2.99~4.49 | 2.64~3.59 | |
S3 | 花萼上端微张开,深绿色,花冠绿色,花冠与花萼齐平。 | 4.50~5.87 | 3.60~4.10 | |
S4 | 花萼上端张开,深绿色,花冠绿色,花冠约占花萼长的1/4。 | 5.88~6.52 | 4.11~4.86 | |
S5 | 花冠绿色,伸出花萼部分的长度短于花萼,约占花萼长的1/2。 | 6.53~7.23 | 4.87~5.54 | |
S6 | 花冠浅绿色,伸出花萼部分的长度约与花萼等长。 | 7.22~8.89 | 5.55~5.90 | |
S7 | 花冠白绿色,大小充分膨大。 | 8.90~11.98 | 5.91~6.40 | |
PBY-1 | F1 | 花蕾小,花萼紧裹花冠,深绿色。 | 2.57~2.93 | 2.15~2.84 |
F2 | 花蕾比F1期花蕾微大,花萼裹着花冠,深绿色。 | 2.94~4.81 | 2.85~3.73 | |
F3 | 花萼上端微张开,深绿色,花冠绿色,花冠与花萼齐平。 | 4.82~5.75 | 3.72~4.08 | |
F4 | 花萼上端张开,深绿色,花冠绿色,花冠约占花萼长的1/4。 | 5.76~6.66 | 4.09~4.94 | |
F5 | 花冠绿色,伸出花萼部分的长度短于花萼,约占花萼长的1/2。 | 6.67~7.28 | 4.95~5.76 | |
F6 | 花冠浅绿色,伸出花萼部分的长度约与花萼等长。 | 7.29~8.08 | 5.77~5.91 | |
F7 | 花冠白绿色,大小充分膨大。 | 8.09~11.84 | 5.92~6.80 |
表1 羊角椒不同时期花蕾的形态特征与大小
Tab.1 The morphological characteristics and size in during bud development of hot pepper
材料 Materials | 小孢子 发育时期 Microspore development time | 花蕾形态特征 Morphological characteristics flower buds | 花蕾纵横径 Veritical and horizontal diameter of flower bud | |
---|---|---|---|---|
纵径 Longitudinal diameter(mm) | 横径 Transverse diameter(mm) | |||
pby-1 | S1 | 花蕾小,花萼紧裹花冠,深绿色。 | 2.49~2.98 | 2.07~2.63 |
S2 | 花蕾比S1期花蕾微大,花萼裹着花冠,深绿色。 | 2.99~4.49 | 2.64~3.59 | |
S3 | 花萼上端微张开,深绿色,花冠绿色,花冠与花萼齐平。 | 4.50~5.87 | 3.60~4.10 | |
S4 | 花萼上端张开,深绿色,花冠绿色,花冠约占花萼长的1/4。 | 5.88~6.52 | 4.11~4.86 | |
S5 | 花冠绿色,伸出花萼部分的长度短于花萼,约占花萼长的1/2。 | 6.53~7.23 | 4.87~5.54 | |
S6 | 花冠浅绿色,伸出花萼部分的长度约与花萼等长。 | 7.22~8.89 | 5.55~5.90 | |
S7 | 花冠白绿色,大小充分膨大。 | 8.90~11.98 | 5.91~6.40 | |
PBY-1 | F1 | 花蕾小,花萼紧裹花冠,深绿色。 | 2.57~2.93 | 2.15~2.84 |
F2 | 花蕾比F1期花蕾微大,花萼裹着花冠,深绿色。 | 2.94~4.81 | 2.85~3.73 | |
F3 | 花萼上端微张开,深绿色,花冠绿色,花冠与花萼齐平。 | 4.82~5.75 | 3.72~4.08 | |
F4 | 花萼上端张开,深绿色,花冠绿色,花冠约占花萼长的1/4。 | 5.76~6.66 | 4.09~4.94 | |
F5 | 花冠绿色,伸出花萼部分的长度短于花萼,约占花萼长的1/2。 | 6.67~7.28 | 4.95~5.76 | |
F6 | 花冠浅绿色,伸出花萼部分的长度约与花萼等长。 | 7.29~8.08 | 5.77~5.91 | |
F7 | 花冠白绿色,大小充分膨大。 | 8.09~11.84 | 5.92~6.80 |
图3 A PBY-1和pby-1的花器形态比较B PBY-1和pby-1的果实形态比较
Fig.3 A: Comparison of floral morphology of PBY-1 and pby-1B Comparison of fruit morphology of PBY-1 and pby-1
图4 羊角椒不同时期花蕾保护酶活性变化 注:Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ分别表示减数分裂时期、四分体时期及单核时期的花蕾;不同小写字母表示差异在P<0.05水平达到显著水平。下同
Fig.4 Changes in the activity of protective enzymes in during bud development of hot pepper Note:Ⅲ, Ⅳ, and Ⅴ indicate the flower buds in meiosis number, tetrad and mononuclear respectively; different letters shows significantly different at P<0.05 levels,the same as below
材料 Material | 发育时期 Bud stage | IAA/ABA | IAA/GA3 | IAA/JA | IAA/ZR | ABA/GA3 | ABA/ZR |
---|---|---|---|---|---|---|---|
pby-1 | 减数分裂 | 2.20 | 2.46 | 0.54 | 0.89 | 1.12 | 0.41 |
四分体时期 | 3.95 | 1.29 | 0.45 | 0.68 | 0.33 | 0.17 | |
单核时期 | 3.36 | 1.44 | 0.37 | 0.64 | 1.43 | 0.19 | |
PBY-1 | 减数分裂 | 4.11 | 1.28 | 0.29 | 1.30 | 0.31 | 0.32 |
四分体时期 | 1.51 | 1.11 | 0.35 | 0.69 | 0.74 | 0.45 | |
单核时期 | 2.84 | 1.27 | 0.21 | 0.45 | 0.45 | 0.16 |
表2 羊角椒不同时期花蕾内源激素含量比值变化
Tab.2 Changes in the ratio of endogenous hormone content in during bud development of hot pepper
材料 Material | 发育时期 Bud stage | IAA/ABA | IAA/GA3 | IAA/JA | IAA/ZR | ABA/GA3 | ABA/ZR |
---|---|---|---|---|---|---|---|
pby-1 | 减数分裂 | 2.20 | 2.46 | 0.54 | 0.89 | 1.12 | 0.41 |
四分体时期 | 3.95 | 1.29 | 0.45 | 0.68 | 0.33 | 0.17 | |
单核时期 | 3.36 | 1.44 | 0.37 | 0.64 | 1.43 | 0.19 | |
PBY-1 | 减数分裂 | 4.11 | 1.28 | 0.29 | 1.30 | 0.31 | 0.32 |
四分体时期 | 1.51 | 1.11 | 0.35 | 0.69 | 0.74 | 0.45 | |
单核时期 | 2.84 | 1.27 | 0.21 | 0.45 | 0.45 | 0.16 |
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