近日，园艺学院胡开林教授课题组成功图位克隆了一个新的辣椒核雄性不育基因msc-3，并对其转录调控作用机制进行了分析，相关研究成果发表在The Plant Journal杂志（“A 163-bp insertion in the Capana10g000198 encoding a MYB transcription factor causes male sterility in pepper (Capsicum annuum L.)，https://doi.org/10.1111/tpj.16064）。
辣椒是世界上最重要的蔬菜作物之一，其种植面积和产值在我国均居蔬菜作物首位。辣椒杂种优势明显，目前我国辣椒杂交一代品种已在生产上占据主要地位。雄性不育系的选育和应用是辣椒杂种优势高效利用的重要途径。国内外虽已报道了20多个辣椒核雄性不育 (genic male sterility, GMS) 突变体，但少有GMS基因被克隆，限制了辣椒核雄性不育系的转育效率。因此，深入研究辣椒GMS基因，兼具理论和应用意义。
图1可育株和不育株的花药切片显微观察
本研究利用辣椒自然突变体msc-3育成的核雄性不育两用系为材料，通过表型和细胞组织学分析发现，msc-3花粉败育彻底，且主要由花药绒毡层的推迟降解引起（图1）。通过基因的图位克隆、序列分析和表达量分析发现，花药特异表达的Capana10g000198可能调控了辣椒花粉育性。Capana10g000198编码R2R3-MYB转录因子，其序列中由转座子驱动形成的插入片段引起基因表达模式的异常，病毒诱导的基因沉默 (virus-induced gene silencing, VIGS) 试验证明该基因是花粉正常发育所必需。此外，课题组还分析了Capana10g000198与已报道的2个辣椒GMS基因的可能调控关系（图2）。最后，通过转录组比较分析发现，多个GMS同源基因的表达依赖于Capana10g000198的正常表达。总之，本研究鉴定了一个新的辣椒GMS基因，提供了可供育种应用的分子标记，拓宽了对辣椒花粉发育转录调控的认识，并为深入研究相关分子机理奠定了基础。
图2基于VIGS技术的Capana10g000198基因功能验证和另2个已报道的GMS基因的表达分析
园艺学院胡开林教授和程蛟文副教授为该论文通讯作者，园艺学院已毕业博士研究生董骥驰为该论文第一作者，仲恺农业工程学院吴智明教授和韶关学院胡芳博士等参与了此项工作。该研究得到国家自然科学基金（31672162, 32072598和32172564）、广东省重点领域研发计划（2022B0202080001）和广东省自然科学基金（2019A1515011784和2021A1515010931）等项目资助。
（图/文：程蛟文，编辑：刘志鹏）