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百合是优良的鲜切花材料,在世界切花市场上占有重要位置。然而百合花药较大,如果不及时去雄,散落的花粉会污染周围的花瓣和消费者的衣物,影响其观赏和应用价值。利用基因工程手段调控花药发育,减少花粉量是解决这一问题的有效途径。通过对百合花药发育相关基因的研究,可以为通过分子育种培育无花粉污染的百合品种奠定理论基础。本研究从东方百合‘西伯利亚’(‘Siberia’)花药中克隆得到LoMYB80和LoAMS基因,并对它们的基本生化特性及在花药发育过程中发挥的作用进行了分析。主要结果如下:(1)从4 cm百合花蕾的花药中分离得到LoMYB80基因,其开放阅读框为909 bp,编码302个氨基酸;多重比对和蛋白结构分析表明LoMYB80属于R2R3 MYB家族蛋白,同时含有MYB80特有的44个氨基酸功能域;系统进化树分析表明LoMYB80与同为单子叶植物的水稻和小麦的亲缘关系最近;亚细胞定位试验表明LOMYB80定位于细胞核中;转录激活试验表明LoMYB80属于转录激活因子,其转录激活域位于C端的70个氨基酸内。(2)qRT-PCR试验表明,10 cm花蕾的花药中LoMYB80的相对表达量最高,其次出现在4 cm花蕾的花药中;处于10 cm花蕾中的花药,小孢子中LoMYB80的相对表达量明显高于整个花药中LoMYB80的相对表达量,而且明显高于8,9 cm花蕾中花药的小孢子中LoMYB80的相对表达量;推测LoMYB80在小孢子释放及花粉包被的形成时期发挥了重要作用;蕾期处于4 cm时,检测LoMYB80在不同器官组织中的表达水平,发现LoMYB80在花药中的相对表达量最高。利用hiTAIL-PCR的方法克隆得到LoMYB80基因ATG之前989 bp序列,GUS组织化学染色试验表明LoMYB80主要表达于拟南芥花药发育的6-10期。互补ms188突变体实验表明,LoMYB80只能部分恢复ms188的不育表型,互补成功的植株花药内可以产生部分正常的花粉粒,但花粉粒的数量远远少于野生型。(3)从3 cm百合花蕾的花药中分离得到LoAMS基因,其开放阅读框为1626 bp,编码541个氨基酸;多重比对和蛋白结构分析表明LoAMS属于MYC家族蛋白。系统进化树分析表明LoAMS与同为单子叶植物的油棕和海枣亲源关系最近;亚细胞定位实验表明LoAMS定位于细胞核中;转录激活试验表明LoAMS属于转录激活因子,转录激活域位于C端的204个氨基酸内。(4)qRT-PCR试验表明,在1-10 cm不同长度百合花蕾的花药中,10 cm花蕾的花药中LoAMS的相对表达量最高,其次出现在3 cm花蕾的花药中;处于10 cm花蕾中的花药,小孢子中LoAMS的相对表达量明显高于整个花药中LoAMS的相对表达量,而且明显高于8,9 cm花蕾中花药的小孢子中LoAMS的相对表达量;推测LoAMS在百合花粉母细胞减数分裂后及花粉包被形成时期发挥了重要作用;蕾期处于3 cm时,检测LoAMS在不同器官组织中的表达水平,发现LoAMS在花药中的表达量最高。利用hiTAIL-PCR的方法克隆得到LoAMS基因ATG之前389 bp序列,通过序列分析发现,该段序列内含有6个花粉特异表达的作用元件。以上结果表明,LoMYB80和LoAMS基因均参与百合花药发育的调控,可以作为基因工程育种的候选基因,该研究为通过分子手段培育无花粉污染的百合新品种奠定了一定的理论基础。