河北农业大学揭示茄子育性转换的温度响应机制

来源：植物科学最前沿

茄子（Solanum melongena L.）是世界上重要的蔬菜作物之一，中国更是茄子第一生产大国。目前茄子杂交育种仍以人工去雄授粉为主，限制了杂交种子生产。雄性不育系是进行杂交制种的重要工具，创制不育性稳定的优异雄性不育资源是杂交育种的重要内容。茄子反向温敏雄性不育系05ms（较低温度环境下不育，较高温度环境下可育）的选育为开展茄子两系杂交育种提供了基础保障，也为杂种优势利用和品种改良提供了重要支撑，但其雄性败育机理尚不明确。

2019年11月，Horticulture Research 在线发表了题为 Gene characterization and molecular pathway analysis of reverse thermosensitive genic male sterility in eggplant (Solanum melongena L.) 的研究论文，河北农业大学园艺学院申书兴、赵建军教授和河北省农林科学院经济作物研究所潘秀清研究员为该论文的通讯作者，李冰副研究员为该论文的第一作者。该研究通过比较不育条件和可育条件下的反向温敏核不育系05ms及其同源可育系S63之间细胞学、转录水平和基因组水平的差异分析了不育系05ms的花药败育特征，揭示了育性转换的温度响应机制。

图1  茄子rTGMS系05ms和可育系S63花药的显微结构比较

RNA-seq分析表明差异表达基因主要被富集到“植物激素信号转导”、“淀粉和蔗糖代谢”、“苯丙烷生物合成”通路。结合BSA-seq分析，鉴定了两个rTGMS相关候选基因4CLL1 (Sme2.5_00368.1_g00010.1) 和 CKI1 (Sme2.5_10056.1_g00002.1 )，提出了一个茄子温敏雄性不育可能的败育模式。低温引起05ms花药内络蛋白激酶1（CKI1 ）表达迅速升高，导致植物激素和糖、淀粉代谢发生变化，引起4-香豆酸：辅酶A连接酶1（4CLL1 ）表达下降，从而导致绒毡层发育异常引起雄性不育。然而，当温度升高时，05ms花药中4CLL1表达迅速升高，帮助绒毡层正常发育，育性恢复。该研究结果将有助于了解茄子TGMS育性转换的分子机制，并将对茄子两系杂交育种产生深远影响。

图2  茄子rTGMS系05ms与可育系S63花药的胼胝体比较

该研究主要在河北省自然科学基金和河北省蔬菜产业体系资助下完成。

About Horticulture Research

Horticulture Research是由南京农业大学与自然出版集团（现Springer Nature）合作创办的英文期刊，是Nature旗下唯一的园艺领域专刊。所有关于园艺作物的基础和理论研究都可以投稿。Horticulture Research 科睿唯安影响因子：2018年JCR影响因子3.640，位于园艺一区（第3/36名）；植物科学一区（第32/228名）。