IAA和GA对花椰菜温敏雄性不育系育性转换的影响

陶兴林，朱惠霞，胡立敏，张金文，刘明霞

（1.甘肃省农业科学院蔬菜研究所，甘肃兰州 730070；2.农业部园艺作物生物学与种质创制西北地区科学观测实验站，甘肃兰州 730070；3.甘肃农业大学，甘肃兰州 730070）

IAA和GA对花椰菜温敏雄性不育系育性转换的影响

陶兴林1，2，3，朱惠霞1，2，胡立敏1，2，张金文3，刘明霞1，2

（1.甘肃省农业科学院蔬菜研究所，甘肃兰州 730070；2.农业部园艺作物生物学与种质创制西北地区科学观测实验站，甘肃兰州 730070；3.甘肃农业大学，甘肃兰州 730070）

以花椰菜温敏雄性不育系GS-19为试材，采用液相色谱法，对其不育材料和可育材料花药的不同发育阶段以及叶片中内源激素GA和IAA动态变化进行比较分析。结果表明，GA和IAA在花椰菜温敏雄性不育系的花药不同发育时期和叶片中都存在明显差异。除四分体时期外，不育材料的造胞时期和成熟花粉粒时期IAA含量显著高于可育材料，GA在花药发育的造胞时期、四分体时期、成熟花粉粒时期均显著高于可育材料；不育材料叶片中的IAA和GA含量也显著高于可育材料。研究结果对揭示内源激素在雄性败育过程中可能存在的作用机制有重要意义。

IAA；GA；花椰菜；温敏雄性不育系；GS-19；育性转换

花椰菜（Brassica oleracea L.var.botrytis L.）为十字花科芸薹属甘蓝种的一个变种，起源于地中海东部的克里特岛，19世纪中叶由英国传入我国，我国花椰菜种植面积已达47.8万hm2，占全世界总面积的2.8%。花椰菜作为我国主要露地蔬菜栽培种类之一［1～2］，尤其是近年来高山蔬菜和高原蔬菜迅速发展，种植面积快速增长。作为植物性别诱导信号，植物激素对雄性不育的发生起着重要的调节作用，国内外在不育育性植物体内内源激素水平的变化、植物激素对雄蕊和花粉发育的影响以及雄性不育的诱导和恢复等方面开展了大量的研究。结果表明，植物的各种雄性不育类型与植物体内的生长素和乙烯的含量均存在一定的关系［3～11］。本试验以甘肃省农业科学院蔬菜研究所花椰菜课题组选育的花椰菜温敏雄性不育系GS-19为材料（该材料高温不育，低温育性恢复），采用液相色谱法，通过对不育条件和可育条件下的叶片及不同发育时期的花蕾内源IAA和GA含量进行动态变化分析，以期揭示花椰菜雄性不育激素调控机理，对促进雄性不育系在花椰菜杂种优势中的利用具有重要理论和实践意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料

以甘肃省农业科学院蔬菜研究所自主选育的花椰菜温敏雄性不育系GS-19为试验材料。

1.2 试验方法

1.2.1 提取称取切碎后的样品5 g放入称量瓶中，加入10 mL体积分数为80%甲醇提取剂，超声振荡15 min，抽滤，然后用5 mL的提取剂洗涤残渣2次并抽滤，合并3次滤液，倒入鸡心瓶中，用少量的甲醇冲洗布氏漏斗内壁，由旋转蒸发仪（40℃）浓缩至水相。

1.2.2 净化将浓缩后的水相调pH 7.0，用乙酸乙酯进行液液萃取（3×5 mL），挥干乙酸乙酯，用5%甲醇1 mL定容，过SPE-PAK C18固相萃取小柱，用4 mL 40%甲醇溶液洗脱，收集上样液和洗脱液（共5 mL），过0.45 μm滤膜，即为待测液。

1.2.3 测定用液相色谱仪（安捷伦1200型）对待测液进行测定，对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 花药不同发育时期内源激素与雄性不育的关系

2.1.1 GA含量与雄性不育的关系GA含量对花椰菜温敏雄性不育有着明显的影响，不育材料的GA含量均高于可育材料。从图1可以看出，造胞时期，GA在不育材料中的含量为281.54 μg/g，比对照可育材料（193.99 μg/g）增加87.55 μg/g，增幅为45.1%；四分体时期，GA在不育材料中的含量为355.37 μg/g，比对照可育材料（114.50 μg/g）增加240.87 μg/g，增幅达210.4%；成熟花粉粒时期，GA在不育材料中的含量为350.13 μg/g，比对照可育材料（226.67 μg/g）增加123.46μg/g，增幅为54.5%。对GA含量进行方差分析结果表明，花椰菜温敏雄性不育系GS-19花药不同发育时期内源激素GA含量不育材料显著高于可育材料，说明GA含量与雄性不育的关系密切。

2.1.2 IAA含量与雄性不育的关系IAA含量对花椰菜温敏雄性不育有着明显的影响，不育材料的IAA含量均高于可育材料。从图1可以看出，造胞时期，IAA在不育材料中的含量为1.97 μg/g，比对照可育材料（1.29 μg/g）增加0.68μg/g，增幅为52.7%；四分体时期，IAA在不育材料中的含量为1.44 μg/g，比对照可育材料（1.22 μg/g）增加0.22 μg/g，增幅为18.0%；成熟花粉粒时期，IAA在不育材料中的含量为2.55 μg/g，比对照可育材料（1.40 μg/g）增加1.15 μg/g，增幅达82.1%。对IAA含量进行方差分析结果表明，花椰菜温敏雄性不育系GS-19花药不同发育时期内源激素IAA含量不育材料除四分体时期与对照可育材料差异不显著外，造胞时期和成熟花粉粒时期均显著高于可育材料，说明IAA含量与雄性不育的关系密切。

图1 花椰菜温敏雄性不育材料与可育材料的花药不同发育时期的GA和IAA含量的变化

图2 花椰菜温敏雄性不育材料与可育材料的叶片中GA和IAA含量的变化

2.2 叶片内源激素含量与雄性不育的关系

叶片内源激素含量对花椰菜温敏雄性不育也有着明显的影响。ABA在不育材料和可育材料的叶片中均未检出，GA和IAA在叶片中的含量不育材料均高于可育材料。从图2可以看出，GA在不育材料叶片中的含量为521.60 μg/g，比对照可育材料（290.01 μg/g）增加231.59 μg/g，增幅为79.9%；IAA在不育材料叶片中的含量为4.14 μg/g，比对照可育材料（1.78 μg/g）增加2.36 μg/g，增幅达132.6%。

3 小结与讨论

1）以花椰菜温敏雄性不育系GS-19为试材，采用液相色谱法，对其不育材料和可育材料花药的不同发育阶段以及叶片中内源激素GA和IAA动态变化进行比较分析，结果表明，花椰菜温敏雄性不育系的IAA含量除四分体时期与对照没有显著差异外，造胞时期和成熟花粉粒时期都显著高于对照。GA含量在造胞时期、四分体时期及成熟花粉粒时期都显著高于对照，叶片中也取得了一样的结果。

2）作为植物性别诱导信号，植物激素对雄性不育的发生起着重要的调节作用。国内外在不育育性植物体内内源激素水平的变化、植物激素对雄蕊和花粉发育的影响以及雄性不育的诱导和恢复等方面开展了大量的研究。关天霞、张艳玉、孙希禄等分别在亚麻、萝卜、小麦的不育系中得到IAA的含量远远低于可育花药中的研究结果，认为雄性不育的发生与生长素的亏缺有关［7，10～11］。多数研究表明GA匮缺与雄性不育的发生有密切的关系，关天霞、张艳玉、孙希禄等在不同植物雄性不育中都发现，不育系内源GA的水平都低于正常可育系［7，10～11］。

［1］魏小林.临洮县无公害花椰菜高产栽培技术［J］.甘肃农业科技，2013（3）：56-57.

［2］李志峰.兰州花椰菜无公害栽培技术［J］.甘肃农业科技，2014（2）：69-70.

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［5］曾爱松，梁毅，严继勇，等.洋葱胞质雄性不育系及其保持系花蕾内源激素含量和脯氨酸含量的动态变化特征［J］.华北农学报，2012，27（增刊）：77-80.

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［10］张艳玉，张卫东，高庆荣，等.温光敏雄性不育小麦BNS幼穗发育中的内源激素变化［J］.西北植物学报，2013，33（6）：1 165-1 170.

［11］孙希禄，许小勇，张鲁刚.萝卜雄性不育系花蕾发育过程中内源激素分析［J］.北方园艺，2011（19）：11-15.

（本文责编：郑立龙）

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

国家自然科学基金项目“花椰菜温敏雄性不育的遗传机理研究”（31460519）；甘肃省农业科学院创新基金项目“花椰菜温敏雄性不育相关内源激素研究”（2012GAAS15-17）；农业部园艺作物生物学与种质创制西北地区科学观测实验站项目资助

陶兴林（1977—），男，甘肃华池人，助理研究员，主要从事蔬菜育种及生物技术应用研究工作。联系电话：（0931）7754992。E-mail：taoxinglin77@126.com