侯杰++韓玉珠+李嬌++張曉旭++李爽++楊美軍++祝聰宇+王凱++張廣臣

辣椒是常異花授粉植物，其雜交產(chǎn)生的一代雜種具有品質(zhì)好、抗性強(qiáng)、產(chǎn)量高等顯著優(yōu)勢(shì)，因此，辣椒雜交育種成為獲得優(yōu)良品種的普遍應(yīng)用方法[1]。目前辣椒雜交制種包括人工去雄雜交制種和雄性不育雜交制種，傳統(tǒng)的人工去雄不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)工，而且影響坐果率和果實(shí)質(zhì)量，致使制種成本高、產(chǎn)量不穩(wěn)、雜交種純度難以保證。而利用雄性不育系生產(chǎn)種子可以省去人工去雄的過程，是簡(jiǎn)化制種手續(xù)、節(jié)約生產(chǎn)成本和提高種子純度的有效方法[2]。自Martin等[3]和Peterson[4]報(bào)道辣椒細(xì)胞核雄性不育和質(zhì)核互作雄性不育以來，如何在辣椒產(chǎn)業(yè)發(fā)展中研究利用雄性不育性狀受到育種家們的高度重視。植物的生長(zhǎng)發(fā)育涉及到酶、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、生長(zhǎng)物質(zhì)等各類成分，只有各方面協(xié)同作用才能正常生長(zhǎng)發(fā)育，其中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)導(dǎo)致性狀變異[5]?；ǚ鄣陌l(fā)育與雄蕊尤其是花藥密切相關(guān)，若在花藥發(fā)育的過程中遇到激素、酶的異常調(diào)控、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏、能量代謝異常等現(xiàn)象，都會(huì)影響花的育性[6]。孫立全等[7]和劉金兵等[8]及一些國(guó)內(nèi)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，辣椒不育材料和可育材料的過氧化物酶 （POD）、過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）的活性以及可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸的含量變化會(huì)影響花的育性。本試驗(yàn)通過對(duì)辣椒雄性不育材料O-6、O-9和其保持系小孢子各個(gè)發(fā)育時(shí)期部分生化指標(biāo)的測(cè)定分析，揭示辣椒雄性不育材料O-6、O-9小孢子的敗育機(jī)理，以期為今后的研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

材料為羊角椒不育系O-6、O-9及其保持系，由吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)辣椒課題組提供，待在其盛花期時(shí)按形態(tài)特征分為5個(gè)等級(jí)[9]（表1），采其花蕾進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定。

1.2 試驗(yàn)方法

于盛花期采摘分級(jí)后的花蕾，測(cè)定生理生化指標(biāo)。可溶性糖含量采用蒽酮法測(cè)定，可溶性蛋白含量采用G-250考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定，游離脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法測(cè)定，POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定，SOD活性采用氮藍(lán)四唑法測(cè)定，丙二醛含量采用TBA法測(cè)定[10]。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel和DPS軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 小孢子發(fā)育各時(shí)期可溶性糖含量

辣椒小孢子不同發(fā)育時(shí)期花蕾中可溶性糖含量的測(cè)定結(jié)果表明（圖1），在花蕾發(fā)育的各個(gè)時(shí)期，保持系可溶性糖含量均高于不育系，與可溶性蛋白含量變化趨勢(shì)相似。但隨著花蕾的發(fā)育，可溶性糖含量在兩系中均呈先上升后下降趨勢(shì)，且在四分體時(shí)期最高。不育材料O-6與不育材料O-9的可溶性糖含量變化趨勢(shì)相同，但O-9變化幅度較小。

2.2 小孢子發(fā)育各時(shí)期可溶性蛋白含量

辣椒小孢子不同發(fā)育時(shí)期花蕾中可溶性蛋白含量顯示（圖2），不育材料在各時(shí)期花蕾中的可溶性蛋白含量明顯低于其保持系。隨著花蕾的生長(zhǎng)發(fā)育，各材料花蕾中可溶性蛋白含量均呈下降趨勢(shì)，其中可溶性蛋白在造孢細(xì)胞時(shí)期含量最高，在成熟花粉粒時(shí)期含量最低。不育材料O-6各時(shí)期可溶性蛋白含量明顯高于O-9。

2.3 小孢子發(fā)育各時(shí)期游離脯氨酸含量

辣椒小孢子不同發(fā)育時(shí)期花蕾中脯氨酸含量的測(cè)定結(jié)果表明（圖3），在造孢細(xì)胞時(shí)期不育材料花蕾的游離脯氨酸含量明顯高于保持系，但隨著花蕾的生長(zhǎng)發(fā)育，不育材料游離脯氨酸含量呈下降趨勢(shì)，而保持系花蕾中游離脯氨酸含量則迅速積累，含量明顯高于不育系，在花粉粒成熟期達(dá)到最大值。雖然2種不育材料游離脯氨酸含量均呈下降趨勢(shì)，但O-6各時(shí)期花蕾中游離脯氨酸含量明顯高于O-9。

2.4 小孢子發(fā)育各時(shí)期MDA含量

辣椒小孢子不同發(fā)育時(shí)期花蕾中丙二醛含量的測(cè)定結(jié)果表明（圖4），隨著花蕾的發(fā)育，不育材料中丙二醛含量明顯高于其保持系，且丙二醛含量均呈下降趨勢(shì)，但在花粉粒成熟期含量又有所升高。不育材料O-9的丙二醛含量明顯高于不育材料O-6。

2.5 小孢子發(fā)育各時(shí)期POD活性

辣椒小孢子不同發(fā)育時(shí)期花蕾中過氧化物酶活性的測(cè)定結(jié)果表明（圖5），在造孢細(xì)胞時(shí)期不育材料與其保持系花藥中過氧化物酶活性很接近，但隨著花蕾的發(fā)育，不育材料花蕾中過氧化物酶活性呈上升趨勢(shì)，而其保持系花蕾中的過氧化物酶活性呈下降趨勢(shì)。從四分體時(shí)期開始，不育材料的過氧化物酶活性明顯高于其保持系，在花粉粒成熟期達(dá)到最大值，但不育材料O-6在單核小孢子時(shí)期的POD活性稍有減弱。

2.6 小孢子發(fā)育各時(shí)期SOD活性

辣椒小孢子不同發(fā)育時(shí)期花蕾中超氧化物歧化酶活性的測(cè)定結(jié)果表明（圖6），保持系各時(shí)期花蕾中超氧化物歧化酶活性均高于不育系。隨著花蕾的發(fā)育，保持系超氧化物歧化酶活性呈先上升后下降趨勢(shì)，但不育系超氧化物歧化酶活性呈先下降后上升趨勢(shì)，且在四分體時(shí)期時(shí)期發(fā)生轉(zhuǎn)折。不育材料O-6超氧化物歧化酶活性變化趨勢(shì)雖與O-9相同，但花蕾各時(shí)期SOD活性均高于O-9。

3 結(jié)論與討論

在小孢子發(fā)育的各個(gè)時(shí)期，不育系花藥中可溶性糖含量低于保持系，與李瑩瑩等[11]的研究結(jié)果一致。劉金兵等[12]則證明，可溶性糖含量無論是葉片還是花藥中，均為保持系高于不育系?；ㄋ幹卸嗵菍?duì)小孢子發(fā)育極為重要，它既是細(xì)胞的組成部分，也是小孢子發(fā)生過程中積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還作為其發(fā)育過程中的信號(hào)物質(zhì)，碳水化合物與材料不育有直接聯(lián)系。鄧明華等[13]研究發(fā)現(xiàn)，不育系辣椒小花蕾時(shí)期的可溶性蛋白含量比中花蕾、大花蕾的含量高，但保持系花蕾中可溶性蛋白含量持續(xù)升高。但本試驗(yàn)不育材料在小孢子發(fā)育各時(shí)期花蕾中的可溶性蛋白含量明顯低于其保持系。隨著花蕾的生長(zhǎng)發(fā)育，各材料花蕾中可溶性蛋白含量均呈下降趨勢(shì)，測(cè)定結(jié)果與逯紅棟等[14]的研究結(jié)果一致。蛋白質(zhì)是細(xì)胞的重要組成部分，在花藥和花粉發(fā)育過程中也起著非常關(guān)鍵性的作用，不僅為花藥和花粉發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且還作為信號(hào)物質(zhì)影響花藥和花粉的發(fā)育[15]，不育材料可溶性蛋白含量比其保持系低，說明不育材料的不育性可能是由于可溶性蛋白的缺乏造成。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，辣椒小孢子不同發(fā)育時(shí)期，造孢細(xì)胞時(shí)期不育材料花蕾中的游離脯氨酸含量明顯高于保持系，但隨著花蕾的生長(zhǎng)發(fā)育，不育材料游離脯氨酸含量呈下降趨勢(shì)，而保持系花蕾中游離脯氨酸含量則迅速積累，明顯高于不育系，在花粉粒成熟期達(dá)到最大值，與逯紅棟等[14]、劉金兵等[12]的結(jié)論一致。前人研究表明，游離脯氨酸是影響小孢子正常發(fā)育的關(guān)鍵因素，能夠?yàn)榛ǚ勖劝l(fā)和花粉管的伸長(zhǎng)提供必需的能量及氮源，還能直接參與合成蛋白質(zhì)，具有重要的生理功能[16]。Palif[17]認(rèn)為，花藥內(nèi)游離脯氨酸含量與育性呈相關(guān)，并提出可作為花粉的育性指標(biāo)。本試驗(yàn)不育材料中游離脯氨酸含量的減少可能是致使其不育的原因。

丙二醛（MDA）是自由基作用于脂質(zhì)發(fā)生過氧化反應(yīng)的終產(chǎn)物，MDA含量在一定程度上反映了膜脂受破壞的程度。李瑩瑩等[11]研究認(rèn)為，在不育系中，隨著花蕾發(fā)育MDA含量呈下降趨勢(shì)。但本試驗(yàn)結(jié)果顯示，不育材料小孢子發(fā)育各時(shí)期的MDA含量都明顯高于其保持系，與安巖等[18]在胡蘿卜（Daucus carota）上的研究結(jié)果一致。隨著花蕾發(fā)育，MDA含量在不育材料和其保持系中均呈下降趨勢(shì)，但在花粉粒成熟期又有所升高，說明MDA的含量可能還與其他因素有關(guān)，與彭婧等[19]的結(jié)論

一致。

辣椒小孢子在花蕾發(fā)育的各個(gè)時(shí)期，保持系各時(shí)期花蕾中SOD活性均高于不育系。隨著花蕾的發(fā)育，保持系SOD活性呈先上升后下降趨勢(shì)，但不育系SOD活性呈先下降后上升趨勢(shì)，且在四分體時(shí)期時(shí)期發(fā)生轉(zhuǎn)折，與李瑩瑩等[20]研究結(jié)論相同。

在小孢子發(fā)育的各個(gè)時(shí)期，不育材料過氧化物酶（POD）活性大于可育材料，與鄧明華等[5]發(fā)現(xiàn)在花藥發(fā)育的任何時(shí)期不育系POD活性均高于可育系結(jié)果一致，但李瑩瑩等[11]得出相反的結(jié)果。本試驗(yàn)在造孢細(xì)胞時(shí)期，不育材料與其保持系花藥中過氧化物酶活性接近，但隨著花蕾的發(fā)育，不育材料花蕾中POD活性呈上升趨勢(shì)，而其保持系花蕾中過氧化物酶活性呈下降趨勢(shì)。POD是一種復(fù)雜成分的酶，具有多種生理功能。許多研究表明，過氧化物酶（POD）與內(nèi)源激素代謝息息相關(guān)，其活性與植物體內(nèi)IAA呈負(fù)相關(guān)，若POD活性增強(qiáng)，IAA含量就會(huì)降低，導(dǎo)致新陳代謝紊亂，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累停止，造成小孢子敗育[21]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，不育材料花蕾在小孢子四分體期POD活性明顯高于保持系，推測(cè)酶類活性的增強(qiáng)致使花粉粒內(nèi)新陳代謝紊亂從而造成雄性不育，對(duì)這一結(jié)論有待進(jìn)一步探討。

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