棉花GhPIF4调控高温下花药败育机制初探

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.