Conversion of the genic male sterility (GMS) system of bell pepper (Capsicum annuumL.) to cytoplasmic male sterility (CMS)

Abstract

Non-pungent bell pepper (Capsicum annuum L.) lacks the cytoplasmic male sterility (CMS) nuclear restorer allele, Rf, and CMS cannot be employed in its F 1 hybrid seed production. To demonstrate that the genic male sterility (GMS) system in non-pungent bell pepper can be converted to the CMS male sterility system, the conversion of GMS to CMS for non-pungent bell pepper line GC3 was conducted by introgression of S-type cytoplasm and the Rf allele from tropical pungent donors. After morphological traits were evaluated, two lines from BC 1 F 1 containing S-type cytoplasm and four lines from BC 2 F 2 containing Rf allele, phenotypically similar to GC3, were obtained and could be employed as CMS male sterile lines and restorer lines for non-pungent bell pepper. Four molecular markers potentially linked to traits of interest were also evaluated in BC 1 F 1 and BC 1 F 2 populations. This is the first time that GMS has been successfully converted to CMS in bell pepper, a significant contribution for bell pepper hybrid seed production.

Các marker phân tử ứng dụng trong nhận diện dòng ớt cay bất dục đực bào chất (Cytoplasmic Male Sterility - CMS)

“…Bên cạnh yếu tố di truyền ngoài nhân, ớt bất dục đực bào chất còn chịu sự quy định của một gene trong nhân: gene Rf (restorer of fertility). Gene Rf chủ yếu có trong ớt cay, rất hiếm xuất hiện ở ớt ngọt, có khả năng ức chế các yếu tố bất dục trong bào chất S, hồi phục khả năng hữu dục ở ớt (Mulyantoro et al, 2014). Kết hợp giữa hai yếu tố bào chất S và N cùng với hai gene Rf và rf, kết quả có 6 kiểu gene khác nhau nhưng chỉ có 2 kiểu hình, đó là: dòng bất dục được dùng làm dòng mẹ (hay còn gọi là dòng A) trong sản xuất hạt lai F1 có kiểu gene S rfrf; 5 kiểu gene còn lại đều là dòng hữu dục gồm: dòng ớt duy trì (dòng B) có kiểu gene N rfrf, dòng ớt hồi phục dùng làm dòng cha (dòng R hay dòng C) có kiểu gene S RfRf hoặc N RfRf, các dòng dị hợp khác là S Rfrf và N Rfrf.…”

Molecular advancements in male sterility systems ofCapsicum: A review

“…Mulyantoro, Chen, Wahyono, and Ku (2009) advocated the potential use of CMS-related markers in converting the NMS system in bell pepper to the CMS system. Using two CMS-specific markers, atp6SCAR and coxIISCAR (Kim & Kim, 2005), and two Rf-linked markers, CRF-CAPS (Gulyas et al, 2006) and BAC13T7 CAPS (Jo et al, 2010), Mulyantoro et al. (2014) for the first time successfully converted the NMS bell pepper line "GC3" to the CMS system.…”

“…Using two CMS‐specific markers, atp6 SCAR and coxII SCAR (Kim & Kim, ), and two Rf ‐linked markers, CRF‐CAPS (Gulyas et al, ) and BAC13T7 CAPS (Jo et al, ), Mulyantoro et al. () for the first time successfully converted the NMS bell pepper line “GC3” to the CMS system. The tropical hot pepper where the CMS system is already in vogue contributed the S‐cytoplasm and the Rf allele.…”