农业生物技术学报

作者：付庆云, 杨靖, 孙海丽, 苏晴, 卫笑, 茹振钢, 李友勇

单位：1 河南科技学院 生命科技学院/现代生物育种河南省协同创新中心,新乡 453003; 2 河南师范大学 生命科学学院,新乡 453003

关键词：小麦,BNS雄性不育,Affymetrix小麦转录组芯片,乙酰辅酶A代谢,ATP含量,

基金：国家重点研发计划(2016YFD0101602); 河南省基础与前沿技术研究计划(162300410136); 河南省高等学校青年骨 干教师计划(2019GGJS164); 河南省科技攻关项目(212102110267)

BNS (Bai-nong sterility)是一个普通小麦(Triticum aestivum)的核型温敏雄性不育系,在杂交小麦研究中有重要价值。为揭示其不育生理机制,本研究采用 Affymetrix 小麦表达谱芯片检测 BNS 雄性不育 和雄性可育四分体时期、单核期花药及对应穗轴的转录组,分析差异探针谱生成的代谢网络。结果发现, BNS 可育花药上调表达探针基因生成的代谢网络中,形成乙酰辅酶 A 代谢子网络,完全不育花药中该代谢子网络缺陷,部分不育花药中缺少合成节点。乙酰辅酶 A 代谢子网络由乙酰辅酶 A 合成和代谢、酰基 辅酶 A 合成和代谢、硫酯合成和代谢 6 个节点组成,连接的代谢途径有激素代谢、蜡质代谢、氨基酸代谢、 ATP 合成、线粒体电子传递等,继而连接柱头、花药和花粉发育。乙酰辅酶 A 是细胞能量代谢的枢纽性物质,该代谢途径缺陷直接影响 ATP 等能量载体生成,从而影响小孢子发育。分别检测 BNS 不育株和可育株的花药、旗叶组织中 ATP 含量,发现不育花药中 ATP 含量比可育花药下降 10% 左右(P<0.01),不育旗叶中 ATP 含量比可育旗叶下降达 50% (P<0.01)。上述结果证实不育系在小孢子发育关键时期出现 ATP 供应短缺,推测乙酰辅酶 A 代谢缺陷是 BNS 雄性不育的重要生理机制。本研究为揭示 BNS 的不育发生 过程提供了重要线索,也为植物雄性不育能量供应短缺的形成提供了代谢依据。

来源：2023年第4期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

查看农业生物技术学报杂志2023年第4期