摘要
本研究发现1个具有雄性不育与单性结实特征的细胞核雄性不育系辣椒材料，并对该材料的农艺性状、单性结实坐果率、不同发育时期的不育系单性结实与可育系单性结实内源激素进行测定；利用田间鉴定和显微镜镜检，分析了F2群体的遗传分离情况，并利用辣椒细胞核雄性不育基因ms-3、msw、ms、msms、msc-1开发的分子标记，分析了群体的育性分离比。结果表明：不育系单性结实果实纵横径较大，可育系与不育系单性结实坐果率明显不同，可育系坐果率为22%，不育系坐果率为43%；不同时期不育系单性结实果实的赤霉素（GA4）含量显著高于可育系单性结实果实；田间鉴定和分子标记检测表明，F2群体中可育系有97株，不育系有30株，分离比为3.23∶1，符合孟德尔遗传规律，确定其育性由隐性单基因控制，将该辣椒细胞核雄性不育系命名为GMS702AB。本研究提供新的辣椒不育系，有助于辣椒育种和种子生产。
辣椒（Capsicum annuum L.）属于茄科（Solanaceae）辣椒属（Capsicum），原产于热带和亚热带地区，为一年生或有限多年生植
雄性不育是指植物中雌蕊发育正常而雄性器官发生退化、发育不良或产生的花粉不能使其正常可育的现
简而言之，利用雄性不育系做母本生产杂种一代可简化制种程序，降低生产成本，提高种子纯度，因此开展辣椒雄性不育系研究具有广阔的应用前景。本研究对GMS702AB进行遗传规律分析、内源激素测定以及分子标记鉴定，结果表明试验材料GMS702AB为细胞核雄性不育系辣椒。该材料为深入研究辣椒花发育的分子机制和今后选育稳定的雄性不育系、培育优异辣椒新品种提供科学指导，并为花期调节等相关生产措施提供理论依据。
材料来源于安徽省农业科学院园艺研究所蔬菜种质资源与遗传育种研究室，包括田间发现的疑似突变体细胞核雄性不育系辣椒，命名为GMS702AB，702A（母本）、702B（父本）、F1、F2、F3群体均定植在安徽省合肥市庐阳区岗集镇农业试验示范基地，其中亲本于2021年4月种植，F1于2021年9月种植，共4垄，每垄130株，共520株；F2于2022年4月种植127株，株距30 cm；F3于2022年9月共种植127个株系，每个株系30株，株距30 cm。
对GMS702AB F3可育系单株与不育系单株各100朵辣椒花进行人工去雄，进行3次重复，观察去雄后的单性结实情况。随机选择3株可育系自然授粉植株与可育系单性结实植株、不育系单性结实植株，记录可育系自然授粉果实与可育系单性结实、不育系单性结实坐果数、坐果率（坐果数/去雄辣椒花数×100%）以及无籽果率（无籽果实/所有统计果实×100%）。随机选择5株可育系的自然授粉果实与5株可育系的单性结实果实、5株不育系的单性结实果实，每株随机选择3个果实，利用游标卡尺测量果实纵横径。
从田间取GMS702AB可育系植株与不育系植株辣椒未熟期、绿熟期、转色期、红熟期4个时期的果实样品，每个时期取3个果实，放进液氮中保存，然后进行植物内源激素赤霉素（GA4，gibberllin A4）、生长素（IAA，indole-3-acetic Acid）、脱落酸（ABA，abscisic acid）、玉米素核苷（ZR，trans-zeatin-riboside）的含量测定，激素含量利用酶联免疫吸附分析法测
利用田间发现的自然突变体细胞核雄性不育系辣椒GMS702AB中的不育系和可育系杂交得到 F1分离群体，再将F1植株中可育株分别自交，获得包含隐性可育系植株和不育系植株的F2分离群体。为了确定可育系的基因型，再将F2植株中的可育系植株分别自交。通过育性分离情况鉴定出纯显性可育系植株和杂合体植株，完成F2群体的构建。然后通过田间鉴定和显微镜观察确定F2各植株的育性，统计其可育系植株和不育系植株的分离比例，并利用Microsoft Excel和SPSS软件进行处理和统计分析。
取适量GMS702AB的F2与F3可育系与不育系辣椒幼嫩叶片装入2 mL离心管中，并用黑色记号笔标明编号，随后将离心管迅速放入液氮中，F2与F3可育系与不育系辣椒叶片样品取3次重复，采集好的辣椒叶片放入-80℃冰箱保存。使用生工植物基因组提取试剂盒提取辣椒叶片DNA，并置于-80℃冰箱保存，用于后续试验。
利用
引物名称 Primer name | 正向序列（5′-3′） Positive sequence（5′-3′） | 反向序列（5′-3′） Reverse sequence（5′-3′） | 标记类型 Marker type | 不育基因 Sterile genes | 片段大小（bp） Fragment size |
|---|---|---|---|---|---|
| H12 | GTTCTATTAAGGGTGGTGAGGGT | CTCGCAGCAGATGGTAGTTTAGT | SSR | msms | 可育：85；不育：90 |
| H24 | TTAAACACGGGATGCAGCTACTA | AAGTTCCTTTTCGTGTAACGACC | SSR | msms | 可育：75；不育：150 |
| Indel-12 | GCCTGAAGTTCAAGTGGCTC | CCACAGATGCAGTAACAAGCA | InDel | msc-1 | 可育：176；不育：169 |
| SPGMS1 | TGCAGAAATGGATC | AGGATTTACAAGGAGATGAA | CAPS | msw | 可育：132；不育：111 |
| HPGMS2 | GGTACTTTGACCCTCATAATTGG | TTGTTTGTGGTGTACGTGCT | CAPS | ms-3 | 可育：140；不育：93、47 |
| HPGMS3 | GGGATGTTCAGTCTCATGT | GACTTTTTCCCGATCTCGG | CAPS | ms-3 | 可育：93、35；不育：128 |
| PmsM1 | TGGGCTATCCCGTAAGCCAGCTCAT | GCCGAATCCCTTCATCCTATTTCTCCT | CAPS | ms | 可育：539；不育：445 |
利用
利用文献中已报道的辣椒细胞核雄性不育系相关的不育基因ms-3，msw，ms，msms，msc-1以及获得的分子标记H12（SSR）、H24（SSR
如
果实 Fruit | 处理 Treatment | 坐果率（%） Percentage of consolidation of fertile fruit | 无籽果率（%） Seedless fruit rate | 果实纵径（cm） Fruit longitudinal diameter | 果实横径（cm） Equatorial diameter of fruit |
|---|---|---|---|---|---|
|
可育系单性结实果实 Fertile line parthenocarpy fruit | 人工去雄 | 22 | 100 | 2.16±0.152 | 1.54±0.195 |
|
不育系单性结实果实 Sterile line parthenocarpy fruit | 人工去雄 | 43 | 100 | 3.02±0.259 | 1.64±0.207 |
|
可育系自然授粉果实 Fertile line natural pollinated fruit | 未进行人工去雄 | 100 | 0 | 16.76±0.416 | 1.82±0.130 |
图1 可育系单性结实果实（A）、不育系单性结实果实（B）与可育系自然授粉果实（C）
Fig. 1 Fertile line parthenocarpic fruit （A）， sterile line parthenocarpic fruit （B） and fertile line natural pollination fruit （C）
由
图2 可育系单性结实果实与不育系单性结实果实的不同发育时期4个激素含量比较
Fig.2 Comparison of four hormone contents in parthenocarpic fruits of fertile lines and sterile lines at different developmental stages
图中不同小写字母分别表示P<0.05的显著性差异
Different lowercase letters in the figure represent significant differences at P < 0.05 level
由
由
由
在辣椒开花期，通过田间观察可以确定辣椒花的可育性与不育性，并且利用显微镜对GMS702AB花粉镜检发现，可以明显区分可育花与不育花，可育花的花粉粒圆润饱满，数量极多；不育花没有完整的花粉粒，数量少且碎片多（
图3 10×镜下GMS702AB可育花粉粒（A）与不育花粉粒（B）镜检图
Fig 3 10×microscopic examination of GMS702AB fertile pollen grains （A） and sterile pollen grains （B）
通过田间观察和显微镜鉴定，GMS702AB的F2群体中共有可育系植株97株，不育系植株30株。F2群体中的可育系植株和不育系植株的分离比例为3.23∶1（
群体 Population | 可育株数 Number of fertile plants | 不育株数 Number of sterile plants | 总株数 Total plants | 分离比 Separation distance ratio | 显著性 Significance | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| F2 | 97 | 30 | 127 | 3.23∶1 | 1.33 | 不显著 |
将筛选出的HPGMS2、HPGMS3、SPGMS
图4 HPGMS2、HPGMS3、SPGMS1、PmsM1对GMS702AB F3可育（F）、不育（S）材料育性鉴定条带
Fig.4 Fertility identification bands of GMS702AB F3 fertile （F） and sterile （S） materials by HPGMS2， HPGMS3， SPGMS1 and PmsM1
如
图5 Indel-12对GMS702AB F3可育（F）、不育（S）材料育性鉴定条带
Fig.5 Fertility identification bands of GMS702AB F3 fertile （F） and sterile （s） materials by Indel-12
筛选出的2个SSR引物分别为H12、H2
图6 H12、H24对GMS702AB F3可育（F）、不育（S）材料育性鉴定条带
Fig .6 Fertility identification bands of GMS702AB F3 fertile （F） and sterile （S） materials by H12 and H24
A：H12；B：H24
单性结实是指植物不经过受精就可以正常结果的现象，一般由植物在自然演化中发生变异而
Gustanfso
尽管供试辣椒材料GMS702AB不育系单性结实果实中的赤霉素含量与可育系单性结实果实中的赤霉素含量在各个时期变化趋势几乎一致，且均在红熟期达到顶峰。但不育系单性结实的赤霉素含量明显高于可育系单性结实，并在果实生长发育后期保持较高水平，且不育系单性结实与可育系单性结实的果实大小也有显著性差异，不育系单性结实果实性状更加优良，表明赤霉素对不育系单性结实确实有着重要作用。而如
植物雄性不育基因大多数来源于自然突变，大自然间各种射线的辐射导致植株体内调控育性的基因出现有益突变，并在子代中得到保存和传递。1951年，Martin
目前发现的辣椒细胞核雄性不育系材料，可以用于挖掘相关不育基因，开发分子标记并鉴定田间植株育性，推动杂交种生产，也可以用于种质资源的创制，降低杂交种种子生产成本，保证种子纯度等，但是辣椒的不育性还是受到多种因素的制约。一些不育系材料容易受外界因素的影响改变育性，如光敏性不育和温敏性不
本研究通过构建辣椒细胞核雄性不育系GMS702AB的F2基础群体，并对其进行遗传规律分析，确定了不育性状由单基因控制；然后从文献中筛选出已发表的辣椒细胞核雄性不育系材料相关的7对标记，在GMS702AB上进行扩增，发现7对引物的扩增条带均无法区分本材料的可育系与不育系，表明这7个标记与本试验材料细胞核雄性不育系没有关系。但标记Indel-12在可育系与不育系间的区别只有9个bp，通过琼脂糖电泳与聚丙烯酰胺凝胶电泳很难鉴定，无法确定GMS702AB的不育是由哪个基因引起的，所以只能确定GMS702AB是一个具有单性结实特性的细胞核雄性不育系，后续本课题组将挖掘GMS702AB的不育基因，开发分子标记，以确定GMS702AB是否为一个新型的辣椒细胞核雄性不育系材料。本研究结果将为辣椒种质创制提供重要的材料来源，同时也有效推动核不育系在辣椒育种和种子生产中的应用，将在生产中产生极高的应用价值。
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