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首页 > 过刊浏览>2025年第26卷第8期 >1606-1618. DOI:10.13430/j.cnki.jpgr.20250103002 优先出版
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西葫芦雄性不育理化特性与转录组分析
DOI:
10.13430/j.cnki.jpgr.20250103002
CSTR:
作者:
作者单位:

山西农业大学园艺学院,太原030031

作者简介:

研究方向为园艺植物生物技术及遗传改良,E-mail:g18335634900@163.com

通讯作者:

武峻新,研究方向为南瓜属分子遗传育种,E-mail:wujunxinn@126.com

中图分类号:

基金项目:

山西农业大学生物育种工程(YZGC118);山西省现代农业产业技术体系建设专项(2024CYJSTX08-02)


Physiological and Biochemical Characteristics and Transcriptome Analysis of Male Sterility in Zucchini (Cucurbita pepo L.)
Author:
Affiliation:

College of Horticulture, Shanxi Agricultural University, Taiyuan 030031

Fund Project:

Shanxi Agricultural University Bio-breeding Project(YZGC118);Earmarked Fund for Modern Agro-industry Technology Research System of Shanxi Province(2024CYJSTX08-02)

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    摘要:

    西葫芦(Cucurbita pepo L.)雄性不育发生机理的研究对推动其杂交种选育及制种具有重要价值。以西葫芦雄性不育株(X-MS)和可育株(X-MF)为试材,通过转录组测序及内源激素含量、抗氧化酶活性、蔗糖含量和淀粉含量测定,结果表明,从四分体时期(T1)、单核早期(T2)、单核中后期(T3)、双核期(T4)到开花前两天时期(T5),X-MS雄花蕾的脱落酸含量、赤霉素含量和生长素含量(T1~T3)低于X-MF雄花蕾,呈现降低表现,过氧化物活性整体呈现增加的变化趋势,淀粉含量和蔗糖含量整体呈现降低的变化趋势。从T1到T3时期,转录组测序共鉴定到1947个差异表达基因,其中911个上调,1036个下调。GO富集分析表明催化活性和结合功能是分子功能注释最多条目,细胞过程和代谢过程是生物过程注释最多条目。KEGG注释发现,差异基因主要富集在植物激素信号传导、苯丙烷类生物合成、淀粉和蔗糖代谢、氨基糖和核苷酸糖代谢等通路。通过对富集基因数目较多的植物激素信号传导、苯丙烷类生物合成、淀粉和蔗糖代谢途径进行分析,进一步筛选出1个与过氧化物酶、1个与蔗糖合酶、2个与生长素相关的基因。这些基因可能在雄性不育西葫芦花粉发育过程中起到重要的作用,结果为进一步研究西葫芦雄性不育的分子机制提供了参考。

    Abstract:

    Research on male sterility mechanism of Cucurbita pepo L. is of great value for enhancing breeding and hybrids production. Using male sterile (X-MS) and fertile plants (X-MF) of zucchini as experimental materials, this study integrated transcriptome sequencing with analysis of endogenous hormone contents, antioxidant enzyme activities, sucrose/starch content. Results demonstrated that during anther developmental stages-tetrad (T1), early uninucleate (T2), mid-late uninucleate (T3), binucleate (T4), pre-anthesis (T5), the abscisic acid content, gibberellin content, and auxin content (T1-T3) of X-MS male flower buds lower than X-MF, exhibited reduced performance, an increasing trend in peroxidase activity, and decreasing trend in starch and sucrose content. Transcriptome sequencing identified 1947 differentially expressed genes (DEGs) from T1 to T3, comprising 911 up-regulated and 1036 down-regulated genes. GO enrichment analysis revealed catalytic activity and binding as the most annotations in molecular function, while cellular and metabolic processes dominated biological process annotations. KEGG analysis showed significant DEGs enrichment in pathways such as plant hormone signal transduction, phenylpropanoid biosynthesis, starch and sucrose metabolism, and amino sugar and nucleotide sugar metabolism. Further analysis of plant hormone signaling, phenylpropanoid biosynthesis, and starch/sucrose metabolism pathways identified candidate genes including one peroxidase-related gene, one sucrose synthase-related gene, and two IAA-related genes related to. These genes may play pivotal roles in pollen development of male-sterile zucchini and provide mechanistic insights for future research on male sterility in zucchini.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

盖少杰,申琼,刘江涛,等.西葫芦雄性不育理化特性与转录组分析[J].植物遗传资源学报,2025,26(8):1606-1618.

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  • 收稿日期:2025-01-03
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  • 在线发布日期: 2025-07-23
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