拟南芥温敏雄性不育突变体atms1的获得及表型分析
戴文懿， 孙亚梅， 高 贝， 周树敏， 袁晓君， 韦嘉励， 张 卫
【摘 要】摘要：从甲基磺酸乙酯(ethylmethane sulfonate，EMS)化学诱变建立的野生型拟南芥(Col-0)突变体文库中筛选到1株突变体.在低温16℃时，该突变体的雄性育性与野生型没有显著差异，花粉染色呈现100%可育.随着培养环境温度的升高，突变体花粉育性逐渐下降，因此，该突变体为一温敏雄性不育突变体，并被命名为 atms1(ambient temperature-sensory male sterility 1，即环境温度敏感雄性不育1).花药切片结果显示，在23℃以下，该突变体花药各个发育时期的形态与野生型花药没有显著的差异;而27℃处理1周后的突变体花药呈现多种表型：同一朵花中各个花药的发育时期出现显著分化，花粉母细胞胼胝体单薄，绒毡层发育滞后于同时期的野生型花药.遗传分析确定，atms1的不育表型是由单个隐性核基因控制的. 【期刊名称】上海大学学报（自然科学版） 【年(卷),期】2011(017)005 【总页数】6
【关键词】拟南芥;温敏雄性不育;花粉;花药;绒毡层
植物由于无法自由移动，因此必须在进化过程中发展一系列能力来适应多变的环境因素以繁衍后代.对植物生长繁殖影响重大的环境因素主要有温度、光周期、光强、光质、湿度、土壤中的水分和养分等［1-4］.目前，在环境因素对植物生长发育控制或影响的基础研究领域，进展最快的是利用模式植物水稻和拟南芥进行的研究，其中水稻作为最重要的农作物之一，已在水分或养分的缺乏、盐胁迫等对植物生长的影响，以及光照对植物开花控制等方面获得了重要的研
究进展.温度是影响植物生长繁殖最重要的环境因素，早先人们对温度影响植物生长发育的研究集中在植物如何抵御极端温度(低至冰点温度以下，高至40℃以上)的伤害方面，并且对于起源于寒温带植物的春化现象也有了突破性的进展［5］.近几年，对于非极端温度以外的常温(或者非胁迫温度)对植物各个生长发育时期影响的研究也取得了一定的进展.Weigel实验室率先对常温下若干拟南芥开花突变体的表型进行了观察，并探讨了一些控制开花的关键基因在不同温度下的转录表达.他们发现，像FT等控制开花的关键基因在低温16℃和常温23℃下的转录表达水平显著不同;自主途径控制开花基因，如FCA等，在介导温度变化对拟南芥开花的影响方面起着主导作用［6-10］.Kumar等［11］发现某种类型的核小体组蛋白可以感知外界温度的变化，并在转录水平调控植物适应外界温度条件的变化.这些研究进展，预示着常温控制植物生长发育的研究可能在近期会有重大突破.
在农业生产中，对非胁迫范围内的温度，即常温变化敏感的雄性不育作物已经被广泛用于杂交作物的生产中［12］.以杂交水稻为例，目前在我国的超级杂交稻生产中，育性转换临界温度低的温敏雄性不育系已经作为主要的雄性不育系被广泛用于杂交稻的制种.这类温敏雄性不育系在较低温下可育，而在常温(即指适合水稻生长发育的温度范围)和高温下不育，因而在常温下被用于杂交制种，而在低温下用于育性恢复、自交繁殖不育系的种子.在作物杂交优势利用中，温敏雄性不育系具有无需保持系、几乎可以任意选择恢复系、制种术简便、较易选配出优良的杂交组合等优点.但是，这类温敏核不育水稻存在育性漂移的问题［5，12］，并且在目前所有的杂交作物中，尚未有温敏雄性不育基因克隆鉴定的报道，也不清楚育性调控的分子基础，这些都极大制约了对温敏雄性不育系
的开发利用.
拟南芥作为模式植物的优良特性已为广大植物遗传学的研究者所共识.从目前雄性不育领域的研究发展来看，水稻和拟南芥在该领域具有非常相近的遗传学途径和基因组分，因此，利用拟南芥开展温敏雄性不育的研究可能是非常好的突破口.本实验室筛选到了1株经甲基磺酸乙酯(EMS)化学诱变的拟南芥温敏雄性不育突变体atms1，并就不同温度对其育性和花粉花药形态学等方面的影响进行了研究.
1 材料和方法
1.1 材料来源
野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)为生态型Columbia(Col-0)，拟南芥atms1为本实验室用EMS诱变得到的温度敏感雄性不育株系. 1.2 实验方法 1.2.1 植物种植
拟南芥种子播种在V(黑土)∶V(蛭石)∶V(珍珠岩)=1∶6∶0.25的混合土中，4℃春化2～4 d后，以塑料薄膜覆盖;然后，在20℃，湿度为60%～70%，光照强度为50 μEm-2·s-1，16 h光照/8 h黑暗的条件下培养，种子萌发后揭去薄膜;待植物抽薹后移至人工气候培养箱中，分别以16，23和27℃3种温度培养10 d.
1.2.2 花药育性观察
待拟南芥抽薹后分别放到16，23和27℃的人工气候培养箱中培养，培养10 d后每隔3 d取一次花，约3～6朵，共取3次.用亚历山大染色方法染色固定，观察花粉育性.
拟南芥温敏雄性不育突变体atms1的获得及表型分析
