Chemically induced male sterility (CIMS) is a valuable tool for hybrid breeding in crops. In this context, the acetohydroxyacid synthase (AHAS)-inhibiting imazapyr has been proposed to induce male sterility in Imisun sunflower (Helianthus annuus L.) when applied during early reproductive development in a two-fold higher than recommended field dose. This study aimed to perform a comparative transcriptomic analysis to find out the molecular bases of the gametocidal effect of imazapyr on two Imisun genotypes differing in their herbicide resistance level: completely resistant and intermediate resistant. The CIMS of treated plants was confirmed at physiological and anatomical levels. A total of 948 differentially expressed transcript-derived fragments (TDFs) were identified by complementary DNA amplified fragment-length polymorphism (cDNA-AFLP) analysis at the three most informative developmental stages of anther development. Several genes related to xenobiotic metabolism and stress, including cytochrome P450 monooxygenases and ATP-binding cassette transporters, were identified in the completely resistant genotype. Interestingly, a group of genes, including protein kinases, sulfonylurea receptor 1, aspartic signal peptide-peptidase, and specific membrane transporters, were recognized from the differential TDFs simultaneously detected in both genotypes. Some of these transcripts were validated by quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR) in both genotypes. Therefore, these transcripts could be exclusively related to the CIMS in sunflower. Based on the results, we suggest a probable model of action for the gametocidal effect of imazapyr. Our research provides new insights into the molecular mechanisms of male sterility induction in sunflower.

中文翻译：

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cDNA-AFLP的基因表达谱揭示了灭草烟诱导的向日葵雄性不育的潜在候选基因

化学诱导雄性不育（CIMS）是作物杂交育种的重要工具。在这种情况下，已提出抑制乙酰羟酸合酶 (AHAS) 的灭草烟可诱导 Imisun 向日葵 ( Helianthus annuus ) 雄性不育。L.) 在早期生殖发育期间以比推荐的田间剂量高两倍的剂量施用。本研究旨在进行比较转录组学分析，以找出灭草烟对两种除草剂抗性水平不同的 Imisun 基因型的杀配子作用的分子基础：完全抗性和中等抗性。处理植物的 CIMS 在生理和解剖水平上得到证实。在花药发育的三个信息最丰富的发育阶段，通过互补 DNA 扩增片段长度多态性 (cDNA-AFLP) 分析鉴定了总共 948 个差异表达的转录物衍生片段 (TDF)。与外源性代谢和应激相关的几个基因，包括细胞色素 P450 单加氧酶和 ATP 结合盒转运蛋白，在完全抗性基因型中鉴定。有趣的是，一组基因，包括蛋白激酶、磺酰脲受体 1、天冬氨酸信号肽肽酶和特异性膜转运蛋白，从两种基因型中同时检测到的差异 TDF 中被识别出来。其中一些转录本通过定量实时聚合酶链式反应 (qPCR) 在两种基因型中进行了验证。因此，这些转录本可能仅与向日葵中的 CIMS 相关。基于这些结果，我们提出了灭草烟杀配子作用的可能作用模型。我们的研究为向日葵雄性不育诱导的分子机制提供了新的见解。和特定的膜转运蛋白，从两种基因型中同时检测到的差异 TDF 中识别出来。其中一些转录本通过定量实时聚合酶链式反应 (qPCR) 在两种基因型中进行了验证。因此，这些转录本可能仅与向日葵中的 CIMS 相关。基于这些结果，我们提出了灭草烟杀配子作用的可能作用模型。我们的研究为向日葵雄性不育诱导的分子机制提供了新的见解。和特定的膜转运蛋白，从两种基因型中同时检测到的差异 TDF 中识别出来。其中一些转录本通过定量实时聚合酶链式反应 (qPCR) 在两种基因型中进行了验证。因此，这些转录本可能仅与向日葵中的 CIMS 相关。基于这些结果，我们提出了灭草烟杀配子作用的可能作用模型。我们的研究为向日葵雄性不育诱导的分子机制提供了新的见解。基于这些结果，我们提出了灭草烟杀配子作用的可能作用模型。我们的研究为向日葵雄性不育诱导的分子机制提供了新的见解。基于这些结果，我们提出了灭草烟杀配子作用的可能作用模型。我们的研究为向日葵雄性不育诱导的分子机制提供了新的见解。