IAA和GA對花椰菜溫敏雄性不育系育性轉換的影響

陶興林，朱惠霞，胡立敏，張金文，劉明霞

（1.甘肅省農業科學院蔬菜研究所，甘肅蘭州 730070；2.農業部園藝作物生物學與種質創制西北地區科學觀測實驗站，甘肅蘭州 730070；3.甘肅農業大學，甘肅蘭州 730070）

IAA和GA對花椰菜溫敏雄性不育系育性轉換的影響

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.甘肅省農業科學院蔬菜研究所，甘肅蘭州 730070；2.農業部園藝作物生物學與種質創制西北地區科學觀測實驗站，甘肅蘭州 730070；3.甘肅農業大學，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，對其不育材料和可育材料花藥的不同發育階段以及葉片中內源激素GA和IAA動態變化進行比較分析。結果表明，GA和IAA在花椰菜溫敏雄性不育系的花藥不同發育時期和葉片中都存在明顯差異。除四分體時期外，不育材料的造胞時期和成熟花粉粒時期IAA含量顯著高于可育材料，GA在花藥發育的造胞時期、四分體時期、成熟花粉粒時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。研究結果對揭示內源激素在雄性敗育過程中可能存在的作用機制有重要意義。

IAA；GA；花椰菜；溫敏雄性不育系；GS-19；育性轉換

花椰菜（Brassica oleracea L.var.botrytis L.）為十字花科蕓薹屬甘藍種的一個變種，起源于地中海東部的克里特島，19世紀中葉由英國傳入我國，我國花椰菜種植面積已達47.8萬hm2，占全世界總面積的2.8%?；ㄒ俗鳛槲覈饕兜厥卟嗽耘喾N類之一［1～2］，尤其是近年來高山蔬菜和高原蔬菜迅速發展，種植面積快速增長。作為植物性別誘導信號，植物激素對雄性不育的發生起著重要的調節作用，國內外在不育育性植物體內內源激素水平的變化、植物激素對雄蕊和花粉發育的影響以及雄性不育的誘導和恢復等方面開展了大量的研究。結果表明，植物的各種雄性不育類型與植物體內的生長素和乙烯的含量均存在一定的關系［3～11］。本試驗以甘肅省農業科學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），采用液相色譜法，通過對不育條件和可育條件下的葉片及不同發育時期的花蕾內源IAA和GA含量進行動態變化分析，以期揭示花椰菜雄性不育激素調控機理，對促進雄性不育系在花椰菜雜種優勢中的利用具有重要理論和實踐意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以甘肅省農業科學院蔬菜研究所自主選育的花椰菜溫敏雄性不育系GS-19為試驗材料。

1.2 試驗方法

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體積分數為80%甲醇提取劑，超聲振蕩15 min，抽濾，然后用5 mL的提取劑洗滌殘渣2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壁，由旋轉蒸發儀（40℃）濃縮至水相。

1.2.2 凈化將濃縮后的水相調pH 7.0，用乙酸乙酯進行液液萃取（3×5 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）對待測液進行測定，對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 花藥不同發育時期內源激素與雄性不育的關系

2.1.1 GA含量與雄性不育的關系GA含量對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，造胞時期，GA在不育材料中的含量為281.54 μg/g，比對照可育材料（193.99 μg/g）增加87.55 μg/g，增幅為45.1%；四分體時期，GA在不育材料中的含量為355.37 μg/g，比對照可育材料（114.50 μg/g）增加240.87 μg/g，增幅達210.4%；成熟花粉粒時期，GA在不育材料中的含量為350.13 μg/g，比對照可育材料（226.67 μg/g）增加123.46μg/g，增幅為54.5%。對GA含量進行方差分析結果表明，花椰菜溫敏雄性不育系GS-19花藥不同發育時期內源激素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系密切。

2.1.2 IAA含量與雄性不育的關系IAA含量對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，造胞時期，IAA在不育材料中的含量為1.97 μg/g，比對照可育材料（1.29 μg/g）增加0.68μg/g，增幅為52.7%；四分體時期，IAA在不育材料中的含量為1.44 μg/g，比對照可育材料（1.22 μg/g）增加0.22 μg/g，增幅為18.0%；成熟花粉粒時期，IAA在不育材料中的含量為2.55 μg/g，比對照可育材料（1.40 μg/g）增加1.15 μg/g，增幅達82.1%。對IAA含量進行方差分析結果表明，花椰菜溫敏雄性不育系GS-19花藥不同發育時期內源激素IAA含量不育材料除四分體時期與對照可育材料差異不顯著外，造胞時期和成熟花粉粒時期均顯著高于可育材料，說明IAA含量與雄性不育的關系密切。

圖1 花椰菜溫敏雄性不育材料與可育材料的花藥不同發育時期的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 葉片內源激素含量與雄性不育的關系

葉片內源激素含量對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，比對照可育材料（1.78 μg/g）增加2.36 μg/g，增幅達132.6%。

3 小結與討論

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

2）作為植物性別誘導信號，植物激素對雄性不育的發生起著重要的調節作用。國內外在不育育性植物體內內源激素水平的變化、植物激素對雄蕊和花粉發育的影響以及雄性不育的誘導和恢復等方面開展了大量的研究。關天霞、張艷玉、孫希祿等分別在亞麻、蘿卜、小麥的不育系中得到IAA的含量遠遠低于可育花藥中的研究結果，認為雄性不育的發生與生長素的虧缺有關［7，10～11］。多數研究表明GA匱缺與雄性不育的發生有密切的關系，關天霞、張艷玉、孫希祿等在不同植物雄性不育中都發現，不育系內源GA的水平都低于正常可育系［7，10～11］。

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

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

［3］許明，白明義，魏毓棠.紫菜薹細胞質雄性不育系及其保持系在不同發育時期內源激素的變化［J］.西北農業學報，2007，16（3）：124-127；135.

［4］湯繼華，赫忠友，陳偉程，等.玉米溫敏核雄性不育育性轉換與內源激素的關系［J］.作物學報，2003，29（3）：336-338.

［5］曾愛松，梁毅，嚴繼勇，等.洋蔥胞質雄性不育系及其保持系花蕾內源激素含量和脯氨酸含量的動態變化特征［J］.華北農學報，2012，27（增刊）：77-80.

［6］吳智明，胡開林，符積欽，等.辣椒胞質雄性不育與花蕾內源激素含量的關系［J］.華南農業大學學報，2010，31（2）：1-4.

［7］關天霞，黨占海，張建平，等.亞麻溫敏型雄性不育系花蕾發育過程中內源激素的變化［J］.中國油料作物學報，2007，29（3）：248-253.

［8］劉麗華，李保國，顧玉紅，等.雄性不育板栗雄花序敗育過程中的形態學特征及內源激素含量的變化［J］.中國園藝文摘，2009（4）：21-27.

［9］劉海河，侯喜林，張彥萍，等.西瓜核雄性不育系雄花蕾發育過程中內源激素和多胺動態變化分析［J］.園藝學報，2006，33（1）：143-145.

［10］張艷玉，張衛東，高慶榮，等.溫光敏雄性不育小麥BNS幼穗發育中的內源激素變化［J］.西北植物學報，2013，33（6）：1 165-1 170.

［11］孫希祿，許小勇，張魯剛.蘿卜雄性不育系花蕾發育過程中內源激素分析［J］.北方園藝，2011（19）：11-15.

（本文責編：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

國家自然科學基金項目“花椰菜溫敏雄性不育的遺傳機理研究”（31460519）；甘肅省農業科學院創新基金項目“花椰菜溫敏雄性不育相關內源激素研究”（2012GAAS15-17）；農業部園藝作物生物學與種質創制西北地區科學觀測實驗站項目資助

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應用研究工作。聯系電話：（0931）7754992。E-mail：taoxinglin77@126.com