棉花GhPIF4调控高温下花药败育机制初探

• 作者: 陈淼 谢赛 王超智 李焱龙 张献龙 闵玲
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 棉花 高温 PIF4 生长素 花药/花粉败育
• 年，卷（期）: 2021,（9）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
• 页码范围: 1368-1379
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94188

摘要

PIF4属于PIF家族(PHYTOCHROME INTERACTING FACTORS FAMILY), 是一个响应温度变化的关键性转录因子, 广泛参与植物热信号传导和激素信号通路。本研究从陆地棉‘YZ1’中克隆获得GhPIF4基因, 亚细胞定位结果表明, GhPIF4是一个核蛋白。qRT-PCR分析和proGhPIF4:GUS转基因棉花GUS染色结果显示, GhPIF4基因在棉花花药中高量表达, 且其表达在高温敏感型材料‘H05’中受到高温的显著诱导。在棉花中超量表达GhPIF4, 不同的转基因株系表现不同的育性, 表达量高的3个转基因系(OE5、OE7和OE19)开花当天的花药不开裂, 花粉的活力均低于对照‘YZ1’, 而超表达程度略低的OE10, 花药正常开裂, 花粉活性正常, 表明GhPIF4导致的花药败育具有剂量效应。对OE7和OE19在9~14 mm (绒毡层降解期)、14~19 mm (有丝分裂I期)中生长素的含量以及生长素合成关键基因GhTAA1、GhYUC2、GhCYP71A13的表达分析发现基因的表达与生长素含量下降变化一致。推测超表达GhPIF4在花药后期可能部分模拟棉花的高温响应状态, 而组成型超表达GhPIF4可能改变了营养器官或早期花药中生长素的含量, 亦或花药中生长素含量过低也会导致花药败育。以上结果为深入解析GhPIF4基因功能及了解高温胁迫下棉花花药败育的机制提供参考。