全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2006, 33 (3) : 629～631
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 07 - 11; 修回日期 : 2005 - 10 - 28
基金项目 : 国家高技术研究发展计划 ‘863’项目 (2002AA207012)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: hxl@ njau1edu1cn)
甜椒胞质雄性不育系及其保持系生化特性研究
刘金兵 1, 2 　侯喜林 13 　陈晓峰 1 　张静宜 1 　王述彬 2 　潘宝贵 2
(1 南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室 , 江苏南京 210095; 2 江苏省农业科学院蔬菜研究所 , 江苏南京
210014)
摘 　要 : 研究了甜椒 (Capsicum annuum L. ) 胞质雄性不育系 (CMS) T6A和保持系 T6B的可溶性糖、
可溶性蛋白质含量以及超氧化物歧化酶 ( SOD )、过氧化物酶 ( POD )、过氧化氢酶 (CAT) 活性的变化。
结果表明 : 无论是在叶片中还是在花药中 , 不育系可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、CAT活性均低于其
保持系 ; SOD和 POD活性则高于其保持系。这说明上述物质含量和酶活性变化可能与甜椒 CMS T6A的不
育有关。
关键词 : 甜椒 ; 胞质雄性不育系 ; 保持系 ; 可溶性糖 ; 可溶性蛋白质 ; 酶活性
中图分类号 : S 64113　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2006) 0320629203
Stud ies on B iochem ica l Characters in Sweet Pepper ( Capsicum annuum L. )
CM S L ine and ItsM a in ta iner L ine
L iu J inbing1, 2 , Hou Xilin13 , Chen Xiaofeng1 , Zhang J ingyi1 , W ang Shubin2 , and Pan Baogui2
(1N ationa l Key Labora tory of C rop Genetics and Germ plasm Enhancem ent, N an jing A gricu ltura l U niversity, N anjing, J iangsu
210095, Ch ina; 2 Institu te of V egetable C rops, J iangsu A cadem y of A gricu ltura l Sciences, N an jing, J iangsu 210014, China)
Abstract: A comparison of soluble sugar and p rotein content, activites of superoxide dismutase ( SOD ) ,
peroxidase ( POD) and catalase (CAT) between cytop lasm ic male sterile line (CMS) T6A and its maintainer
line T6B of sweet pepper (Capsicum annuum L. ) in different developmental stages of leaves and buds were
carried out in this study. The content of soluble sugar and p rotein and the activity of CAT were low in both
leaves and buds and the activities of SOD and POD were high in CMS than those in its maintainer line. These
results suggest that the variation of soluble sugar and p rotein content and enzyme activities used contribute to
pollen abortion in CMS T6A.
Key words: Sweet pepper; Cytop lasm ic male sterile line (CMS) ; Maintainer line; Soluble sugar; Solu2
ble p rotein; Activity of enzyme
1　目的、材料与方法
雄性不育是高等植物中比较常见的一种生理现象。Martin〔1〕于 1951年首次发现了辣椒的雄性不
育。一些学者已经从酶系统、物质及能量代谢系统、激素系统的变化等对雄性不育进行了部分研究 ,
以阐明蔬菜作物的败育机理〔2～4〕, 但未见有人将甜椒 CMS植株叶片和花蕾发育的不同阶段联系起来
进行生化研究。本研究通过对甜椒 (Capsicum annuum L. ) CMS及其相对应保持系的可溶性糖、可溶
性蛋白质含量以及 SOD、POD、CAT活性变化进行比较分析 , 旨为探明这些物质与甜椒 CMS之间的
关系 , 为探讨甜椒 CMS机理及甜椒 CMS选育与利用提供理论依据。
供试材料是江苏省农业科学院蔬菜研究所最新选育的甜椒 CMS‘T6A’及其相应的保持系
‘T6B’。T6A属于无花粉雄不育类型 , 不育性受一对隐性基因控制 , 不育性稳定 , 不育株率 100% ,
不育度 100%。
园 　　艺 　　学 　　报 33卷
试验于 2004年 12月至 2005年 5月在江苏省农业科学院蔬菜研究所玻璃温室内进行。2004年 12
月 7日利用电热温床撒播 , 2005年 1月 26日 , 当幼苗两叶一心期采用 10 cm ×10 cm的塑料营养钵分
苗 , 3月 28日定植塑料桶内 , 常规栽培管理。在生长的不同阶段 , 于上午 9: 00取不育系和保持系
真叶期叶片、花芽分化期 (4～5片真叶时 ) 顶端嫩叶片、刚分叉显蕾时顶端嫩叶片、定植后盛花期
小蕾 (萼瓣等长、败育开始 )、中蕾、次日即将开放大蕾的花药 , 取样后立即放入冰罐内带回实验
室 , 在 4℃条件下研磨分析。苯酚法测定可溶性糖含量 ; 考马斯亮蓝 G2250染色法测定可溶性蛋白质
含量 ; 氮蓝四唑法测定超氧化物歧化酶 ( SOD ) 活性 ; 愈创木酚连续测定法测定过氧化物酶 ( POD )
活性 ; 参照邹琦的方法〔5〕测定过氧化氢酶 (CAT) 活性。每份样品的各种指标测定均重复 3次。
2　结果分析与讨论
211　可溶性糖和可溶性蛋白质含量变化
图 1表明 , 花芽分化期不育系叶片内可溶性
糖含量明显低于保持系 ; 盛花期不育系和保持系
花蕾的花药中可溶性糖含量相差不大 , 变化比较
平稳 , 不育系略低于保持系。从图 1还可以看出 ,
无论花芽分化期还是盛花期花蕾发育的不同阶段 ,
不育系叶片和花药中可溶性蛋白质含量均明显低
于保持系。随着花蕾的生长发育 , 不育系和保持
系花药中可溶性蛋白质含量均呈现下降的规律 ,
其中小蕾中可溶性蛋白质含量最高 , 大蕾中可溶
性蛋白质含量最低。糖和蛋白质都是花药小孢子
发育的重要营养物质。不育系花药中蛋白质含量
明显低于其保持系 , 而且随着花蕾的继续发育 ,
不育花药中蛋白质含量继续下降 , 说明不育系花
药的生物合成在小蕾期遭到破坏 , 原因可能是由
于酶变方向和强度发生改变 , 引起新陈代谢紊乱 ,
最后导致蛋白质合成减弱 , 产生雄性不育。
图 1　不育系 ( T6A) 和保持系 ( T6B) 可溶性糖
和蛋白质含量比较
F ig. 1　Soluble sugar and prote in of ster ile and ma in ta iner lines
212　酶活性分析
21211　POD　表 1和表 2表明 : 不育系叶片和花药中 POD活性均高于保持系 , 但两者之间没有明显
差别。随着植株从营养生长向生殖生长的转变 , 不育系和保持系叶片中 POD活性均出现了先下降后
缓升的趋势 , 花芽分化期达到最低。在花蕾发育的不同阶段 , 不育系和保持系花药中 POD活性均呈
现下降的趋势 , 其最大值均出现在小蕾时期。 POD在植物组织中具有氧化分解花药中 IAA的作用 ,
不育系 POD增高导致花药 IAA含量的降低 , 影响到小孢子正常发育所必须的营养物质的合成并阻碍
物质运输 , 导致小孢子发育异常和败育。
表 1　不育系 ( T6A) 与保持系 ( T6B) 不同阶段叶片 POD、SOD和 CAT活性
Table 1 　POD, SOD and CAT activ ity of leaves of ster ile and ma in ta iner line in d ifferen t stages
材料
Material
POD (ΔOD470 ·m in - 1 ·g - 1 FM)
真叶期
True leaf
花芽分化期
Flower bud
differentiation
初见蕾期
Bud seen
first
SOD (U·g - 1 FM)
真叶期
True leaf
花芽分化期
Flower bud
differentiation
初见蕾期
Bud seen
first
CAT (ΔOD240 ·m in - 1 ·g - 1 FM)
真叶期
True leaf
花芽分化期
Flower bud
differentiation
初见蕾期
Bud seen
first
T6A 101194aA 54102aA 76122aA 375190aA 431170aA 318166aA 466102aA 375100aA 306154aA
T6B 63111aA 51119aA 70138aA 367151aA 413144aA 311149aA 873179bB 614133bB 437172bB
　　注 : 大小写字母分别表示 0101和 0105水平的显著性差异。
Note: Cap ital letters and small letters indicate significance at P < 0101 and P < 0105 respectively.
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　3期 刘金兵等 : 甜椒胞质雄性不育系及其保持系生化特性研究 　
21212　SOD　不育系叶片和花药中 SOD活性均高于保持系 (表 1, 表 2)。叶片生长的不同时期 , 不
育系和保持系中 SOD活性差异不显著 , 均缓慢表现出先升后降的趋势。花蕾生长发育的不同阶段 ,
不育系花药中 SOD活性明显高于保持系 , 两者在中蕾和大蕾时期的 SOD活性差异达到显著水平。不
育系和保持系花药中 SOD活性均呈现 “高 —低 —高 ”的变化规律 , 其中次日即将开放的大花蕾的花
药中 SOD活性最强。在植物的代谢过程中会产生超氧自由基 O·2 等有毒物质 , 这些物质能够穿透生物
膜而诱发膜脂质过氧化作用 , 从而损伤植物组织。SOD清除 O·2 形成 H2 O2 , POD和 CAT协助 SOD分
解 H2 O2。因此 , 雄性不育花药中 SOD活性的增强可能是导致甜椒 T6A雄性不育的一个重要因素。
表 2　不育系 ( T6A) 与保持系 ( T6B) 花蕾不同阶段 POD、SOD和 CAT活性
Table 2　POD, SOD and CAT activ ity of buds of ster ile and ma in ta iner line in d ifferen t stages
材料
Material
POD (ΔOD470 ·m in - 1 ·g - 1 FM)
小蕾
Small bud
中蕾
M iddle bud
大蕾
B ig bud
SOD (U·g - 1 FM)
小蕾
Small bud
中蕾
M iddle bud
大蕾
B ig bud
CAT (ΔOD240 ·m in - 1 ·g - 1 FM)
小蕾
Small bud
中蕾
M iddle bud
大蕾
B ig bud
T6A 888147aA 761100aA 683104aA 175156aA 133106aA 226170aA 66110 aA 42121aA 83158aA
T6B 811124aA 618100aA 620122aA 105167aA 95198bA 145180bA 80113 aA 46160aA 84168aA
21213　CAT　从表 1和表 2可以看出 : 不育系叶片 CAT活性明显低于保持系 , 差异达极显著水平。
随着植株从营养生长向生殖生长的转变 , 叶片中 CAT活性呈出现下降的趋势。随着花蕾的发育 , 不
育系和保持系花药中 CAT活性均呈现 “高 —低 —高 ”的变化规律 , 二者的 CAT活性在次日即将开放
的大蕾中达到最大值 , 但两者之间差异不显著。CAT是一种保护性酶 , 能够有效地清除生物体内的
H2 O2对细胞的伤害作用。雄性不育花药中 CAT酶活性低于可育花药 , 不能有效地清除超氧自由基 O·2
等有毒物质 , 使 H2 O2大量积累 , 导致膜脂质过氧化作用加剧而发生花粉败育。因此 , 雄性不育花药
中 CAT活性的减弱可能是导致甜椒 T6A雄性不育的另一个重要因素。
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