辣椒花粉发育相关基因CaPME1的表达与功能鉴定研究

摘要

辣椒育种主要采用杂交优势育种,利用植物雄性不育系育种是杂交优势育种的重要手段,弄清花粉发育的分子机理是研究雄性不育的关键所在.研究以辣椒(Capsicum annuumL.)隐性核雄性不育两用系AB114为材料,构建了一个载体即CaPME1基因的烟草脆裂病毒(tobacco rattle virus,TRV)重组质粒,采用病毒诱导的基因沉默(virus induced gene silencing,VIGS)方法对目标基因在辣椒可育植株中的表达进行特异性地抑制.结果显示,相对于野生型和空载体对照植株(pTRV2),CaPME1基因沉默植株的花药开裂推迟、花药中的花粉减少;沉默植株的花粉萌发率显著降低,且沉默植株的花粉管比野生型和对照植株的花粉管短.扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)结果显示,相对于野生型和对照植株,CaPME1沉默植株花粉萌发沟的数目及位置分布不规则,花粉的整体形状也不规则,呈现不同程度的皱缩、卷曲,有部分花粉严重皱缩.对花粉进行统计,结果表明沉默植株的花粉畸形率显著升高,说明抑制CaPME1的表达能够降低花粉的萌发率和导致花粉畸形,进而推测CaPME1在辣椒的花粉发育过程中起着一定的作用.实时荧光定量PCR法(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)检测基因的表达水平表明,CaPME1基因在VIGS沉默植株中的表达量要比在对照(pTRV2)植株中的表达量明显偏低.