全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2006, 33 (6) : 1291～1294
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2006 - 01 - 09; 修回日期 : 2006 - 04 - 29
基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (30170651; 30270926)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: nnzsl@ njau1edu1cn)
‘新高 ’梨雄性不育与 IAA和 ABA含量变化的关系
李六林 1, 2 　吴巨友 1 　张绍铃 13
(1 南京农业大学园艺学院 , 江苏南京 210095; 2 山西农业大学园艺学院 , 山西太谷 030801)
摘 　要 : 以雄性不育的 ‘新高 ’梨和可育的 ‘丰水 ’梨为试材 , 研究花粉发育过程中 IAA和 ABA含
量及其与 IAA代谢相关酶和微量元素的变化。结果表明 : 丰水花蕾中 IAA含量从四分体后极显著地高于新
高 , 在新高花粉败育期 (单核花粉早期到单核花粉晚期 ) 是新高的 3170～4147倍 , 新高 IAA含量的亏缺
可能是导致败育的原因之一 ; 新高在花粉发育前期 IAA氧化酶活性显著高于丰水 , 而两个品种 POD活性变
化一致 , 差异不显著 , 说明 POD不是导致新高 IAA含量的亏缺的关键酶 ; 新高 Zn含量低于丰水 , 而 Mn
含量从单核花粉期以后却高于丰水 ; 新高 ABA含量从四分体到二核花粉期显著高于丰水 , 而丰水在成熟的
花药中积累了大量的 ABA。
关键词 : 梨 ; 雄性不育 ; 生长素 ; 脱落酸
中图分类号 : S 66112　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2006) 0621291204
Rela tion sh ip between M a le Ster ility and Change of IAA and ABA Con ten ts in
‘N iitaka’Pear
L i L iulin1, 2 , W u Juyou1 , and Zhang Shaoling13
(1 College of Horticulture, N an jing A gricu ltura l U niversity, N an jing, J iangsu 210095, Ch ina; 2 College of Horticu lture, Shanxi
A gricultural U niversity, Taigu, Shanxi 030801, China)
Abstract: The contents of indole232acetic acid ( IAA ) and abscisic acid (ABA ) , the activity of IAA
oxidase and peroxidase ( POD ) , and m icro element contents were exam ined in floral buds or anther of male
sterile pear cultivar‘N iitaka’and male fertile pear cultivar‘Housui’ ( Pyrus pyrifolia Nakai) at different
stages of pollen development, in order to exp lore the relation of IAA and ABA with male sterility of pear and
reason of IAA deficiency. The results indicated that IAA content in floral bud of Housui was very significantly
higher than that of N iitaka after tetrad stage. A t the stage of pollen abortion, namely from early mononucleate
pollen stage to later stage of mononucleate pollen, IAA content of Housui was 3170 to 4147 folds of N iitaka.
IAA deficiency in N iitaka was one of reasons that lead to pollen abortion; IAA oxidase activity in floral bud in
p rophase of pollen development of N iitaka was significantly higher than that of Housui. The change of POD ac2
tivity in two pear cultivars was very sim ilar, and difference of POD activity was not significant, which sugges2
ting that POD was not key enzyme that lead to IAA deficiency. Zinc content in N iitaka was significantly lower
than that of Housui, but manganese content was significantly higher after mononucleate stage. ABA content in
N iitaka was significantly higher than that of Housui from tetrad to binucleate stage, however, ABA was accu2
mulated in mature anther of Housui.
Key words: Pear; Male sterility; IAA; ABA
1　目的、材料与方法
国内外研究者对不同育性植物体内激素水平的变化、植物激素对雄蕊和花粉发育的影响等开展了
大量研究 , 结果都表明了激素在小孢子发生和败育中的重要性〔1〕。但目前有关小孢子发生和败育过
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程中激素及其代谢酶类的调控作用的报道差异很大。本试验以雄性不育的 ‘新高 ’梨为试材 , 对小
孢子发生和败育过程中 IAA、ABA变化及其 IAA代谢的相关因子进行探讨 , 为探索 ‘新高 ’梨雄性
败育的机制和今后使用生长调节物质进行人工调控育性提供理论依据。
试材为南京溧水新世纪园艺研究所梨品种园内长势一致、花量基本相同的 6年生 ‘新高 ’梨
( Pyrus pyrifolia Nakai) , 对照为与新高花粉发育基本同期且花粉量大的 ‘丰水 ’梨 ( Pyrus pyrifolia
Nakai)。
结合花药压片或涂片法、45%的醋酸洋红染色镜检 , 确定花粉发育的时期 , 分别在花粉母细胞、
四分体、单核花粉早期、单核花粉晚期、二核花粉期和成熟花粉期收集单个的花蕾或花药 , 准确称重
后 , 于液氮中冷冻 , 放入 - 20℃的冰箱中保存备用。
激素分离纯化按吴颂如等〔2〕的方法进行 , IAA (吲哚乙酸 ) 和 ABA (脱落酸 ) 测定用酶联免疫
法 , IAA氧化酶活性测定参照廖祥儒等〔3〕的方法。蛋白质含量测定按 B radford〔4〕的方法。POD的测定
参考张志良〔5〕的方法。Zn和 Mn的测定参照仝月澳等〔6〕的方法 , 样品经烘干、粉碎、干灰化等处理 ,
最后用岛津 AA26200原子吸收分光光度计进行分析。试验结果用 SAS系统进行 t检验和相关性分析。
2　结果分析与讨论
211　梨花粉发育过程中 IAA和 ABA含量的变化
丰水花蕾或花药的 IAA含量在不同发育时期存在很大差异 (图 1) , 在小孢子母细胞时期 IAA的
含量为 217451 nmol·g- 1 FM , 之后迅速下降 , 在四分体时期其含量仅为 015785 nmol·g- 1 FM , 随着
小孢子的发育及有丝分裂的进行又快速上升 , 并于小孢子即将分裂的单核花粉晚期达到高峰 , 以后随
着花粉发育成熟而降低。新高 IAA含量的变化趋势同丰水基本一致 , 但各个时期均低于丰水 , 除四
分体时期两品种差异不显著外 , 其它时期均达显著或极显著水平。
丰水花粉 ABA含量从小孢子母细胞到四分体时期逐渐增加 , 并于四分体时期出现高峰 , 随着小
孢子的发育和有丝分裂而逐渐降低 , 之后随着花粉的发育成熟又逐渐增加。在发育成熟的花药中检测
到高浓度的 ABA。新高花粉 ABA含量从小孢子母细胞到四分体时期呈现与丰水相似的变化趋势 , 并
且稍低于丰水 , 但在单核花粉期和单核花粉晚期其含量是丰水的 2177和 4126倍 , 在成熟的花药中却
远低于丰水。
图 1　花粉发育过程中 IAA和 ABA含量的变化
1. 花粉母细胞时期 ; 2. 四分体时期 ; 3. 单核花粉早期 ; 4. 单核花粉晚期 ; 5. 二核花粉期 ; 6. 成熟花粉期。
F ig. 1　Var ia tion of the con ten t of IAA and ABA dur ing pollen developm en t
1. Pollen mother cell; 2. Tetrad; 3. Early mononucleate; 4. Late mononucleate; 5. D inucleate; 6. Mature pollen.
212　梨花粉发育过程中 IAA氧化酶和 POD活性的变化
如图 2所示 , 丰水 IAA氧化酶活性从小孢子母细胞时期开始逐渐增加 , 并于二核花粉期达到最
高 , 以后又有所降低。而新高从小孢子母细胞时期到二核花粉期 IAA氧化酶活性一直维持在高水平
上 , 前 4个时期分别是丰水的 9177、2168、2181和 1189倍。
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　6期 李六林等 : ‘新高 ’梨雄性不育与 IAA和 ABA含量变化的关系 　
两个品种 POD酶活性的变化趋势基本一致 , 前期高后期降低 , 除个别时期两品种有一定差异外 ,
其它时期基本相同 , 而 IAA含量差异很大 , 说明 POD并不是引起新高 IAA出现 “亏缺 ”的关键因
子。
图 2　花粉发育过程中 IAA氧化酶和 POD活性的变化
1. 花粉母细胞时期 ; 2. 四分体时期 ; 3. 单核花粉早期 ; 4. 单核花粉晚期 ; 5. 二核花粉期 ; 6. 成熟花粉期。
F ig. 2　 Var ia tion of the activ ity of IAA ox ida se and POD dur ing pollen developm en t
1. Pollen mother cell; 2. Tetrad; 3. Early mononucleate; 4. Late mononucleate; 5. D inucleate; 6. Mature pollen.
213　梨花粉发育过程中 Zn和 M n含量的变化
对不同发育时期花蕾中 Zn含量的分析 (图 3) 表明 : 丰水在前期变化不大 , 后期随着花粉的发
育而有所下降 , 在成熟的花药中又有积累 ; 新高的变化趋势基本相同 , 但均低于丰水 , 尤其在单核花
粉早期到单核花粉晚期 , 丰水是新高的 1150和 1145倍。
丰水花蕾中的 Mn含量呈逐渐下降的变化。新高在花粉发育前期与丰水基本相同 , 但从单核花粉
后期 , 其含量显著高于丰水。丰水和新高花蕾中 Mn与 IAA氧化酶和 IAA含量之间的相关系数均未达
到显著水平 , 说明 Mn含量的高低并不是导致 IAA氧化酶和 IAA含量变化的主要原因。
图 3　花粉发育过程中 Zn和 M n含量的变化
1. 花粉母细胞时期 ; 2. 四分体时期 ; 3. 单核花粉早期 ; 4. 单核花粉晚期 ; 5. 二核花粉期 ; 6. 成熟花粉期。
F ig. 3　Var ia tion of Zn and M n con ten t w ith pollen developm en t
1. Pollen mother cell; 2. Tetrad; 3. Early mononucleate; 4. Late mononucleate; 5. D inucleate; 6. Mature pollen.
有学者认为 , 如果 IAA发生亏损 , 则维管束发育不正常 , 水和营养物质进入花药受阻〔1〕, 从而
导致小孢子发育异常和败育〔7〕。本试验发现 , 在新高的雄性败育期即单核花粉期以后 , IAA含量远低
于雄性可育的丰水 , 得到了与上述相一致的结论。同时 , 通过花药的组织切片观察发现 , 尽管新高花
药维管束分化没有特殊变化 , 但小孢子细胞染色浅 , 细胞质液浓度小 (数据未列出 ) , 这可能正是由
于 IAA亏缺导致营养物质供应不足所致。
IAA氧化酶和过氧化物酶均有氧化降解 IAA的作用。黄厚哲等〔1〕认为 , 雄性不育的起因在于不
育花药的 IAA库受有关氧化酶破坏而大大亏损。张花等〔8〕研究认为阳离子过氧化物酶和 IAA氧化酶
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活性增强 , 导致 IAA亏缺 , 引起雄性不育的发生。张能刚等〔9〕的研究结果表明 , 长日照 (LD ) 诱导
水稻 PGMR雄性不育是因为 LD下植株 IAA含量低而 IAA氧化酶活性高所致。本试验中 , 在花粉发育
的前期新高花蕾中 IAA氧化酶活性显著地高于丰水 , 得到了与前人一致的结论 , 并且认为新高在败
育时期表现出 IAA亏缺可能是 IAA氧化酶活性高所致 , 而 POD不是导致新高 IAA亏缺的关键酶。
Zn是生长素合成的前体物质 —色氨酸合成的必需元素。本试验中发现雄性可育的丰水在花粉发
育阶段 Zn含量与 IAA含量一样均高于雄性不育的新高 , 说明新高较低水平的 Zn含量可能与其 IAA
的亏缺有关。Mn是 IAA氧化酶的辅基之一 , 从图 2和图 3的 IAA氧化酶活性和 Mn含量的变化趋势
可以看出 , Mn含量的高低并不是导致 IAA氧化酶活性变化的主要原因。但新高中 Mn含量在单核花
粉以后 (雄性败育期 ) 升高并显著高于丰水 , 说明新高中 Mn含量突然升高可能与其小孢子的败育有
关。
有研究表明 , 番茄无雄蕊突变体和油菜不育株花药 ABA含量高于可育株〔10, 11〕。本试验中雄性不
育的新高 ABA含量同雄性可育的丰水相比 , 表现出与上述一致的结论。
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