棉纤维DNA的提取及其在品种溯源中的尝试

【目的】针对我国进口棉花原料以及收储棉花的品种产地溯源监控技术体系缺乏的问题,探索了适用于棉纤维DNA的提取方法,旨在建立以棉纤维DNA为介质鉴定棉花品种真实性及产地溯源的体系。【方法】通过改进和优化提取方法,提取了开花后不同时间棉纤维及不同年份皮棉的DNA,以其作为模板,进行了常规聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)扩增;并选取13对简单重复序列(Simple sequence repeat,SSR)引物对鲁1127、石抗126和瑞杂816棉纤维DNA进行SSR-PCR扩增。【结果】此DNA提取法可提取出不同发育时期和不同年份的棉纤维DNA,随着纤维发育成熟及年代增加,所提取的DNA含量尽管有所降低,但仍能满足下游试验需求;所提取的棉纤维DNA可进行常规PCR扩增,且PCR扩增条带清晰;以13对棉花SSR引物对鲁1127、石抗126和瑞杂816棉纤维DNA进行SSR-PCR扩增,均可扩增出清晰的多态性谱带,且易于区分。【结论】该提取法适合提取棉花纤维的基因组DNA,且满足于常规PCR扩增和SSR分子标记。本研究证实基于棉纤维DNA分子标记用于棉花品种溯源切实可行,并有望为保障我国棉花产业安全提供技术支持。     

湖南省棉籽中重金属污染调查及评价

【目的】通过调查与评价湖南省棉籽中重金属污染水平,为保障棉花产品的质量安全以及探讨替代种植的可行性提供数据支撑。【方法】采集了湖南省所辖6个县区56个代表性的棉籽样品,测定棉籽中镉、铅、铜、铬、汞及砷的含量。采用污染指数法、相关性分析及聚类分析法评价湖南省六县(区)棉籽样品的重金属污染状况和分布特征。【结果】君山区、安乡县、南县、望城区及鼎城区棉籽样本重金属含量均处在安全水平,综合污染指数变化范围为0.366 5~0.577 0;仅衡阳县镉单项污染指数相对偏高,综合污染指数(0.801 6)相比其他地区略高,存在一定的安全隐患。【结论】湖南棉籽样本中重金属镉、铅、铜、铬、汞及砷的污染状况总体尚好,在重金属污染土地上用棉花替代粮食作物种植是可行的。     

陆地棉PPO基因全基因组鉴定及对黄萎病菌的响应分析

【目的】多酚氧化酶(Polyphenol oxidases,PPO)广泛参与植物抵抗病虫害等生物逆境胁迫的过程。本研究旨在研究棉花中的PPO基因及其表达模式,验证多酚氧化酶与棉花抗黄萎病的关系。【方法】分析了黄萎病菌V991侵染下异源四倍体陆地棉TM-1根系中PPO酶活力变化,并利用TM-1的基因组数据库,鉴定相关基因,并进行生物信息学和表达分析。【结果】共筛选到13个候选GhPPO基因。这些基因都不含内含子,所编码的蛋白包含2个铜离子结合位点和PPO的保守序列(酪氨酸酶、DWL和KFDV保守结构域)。进化分析显示,陆地棉PPO基因的种内相似性大于种间相似性,并且相互之间形成了多对重复基因。GhPPO的表达量差异较大,少数基因具有组织特异表达的特性,多数基因在棉花不同组织中表达量都很低。实时荧光定量聚合酶链式反应分析结果表明:GhPPO6D在棉花根系中表达量较高,且在黄萎病菌V991侵染后上调。【结论】GhPPO6D可能参与了棉花与黄萎病菌的互作过程,与V991侵染后棉花根系PPO酶活力上升相关。     

我国主栽棉花品种棉籽质量分析

通过对全国棉花主栽品种棉籽原料进行营养组分及抗营养因子进行测定分析，掌握我国棉籽原料的质量现状，为未来的棉籽质量评价及多用途开发提供数据支撑。以采集于我国棉花主产区涵盖127个棉花主栽品种的178个棉籽样本为试验对象，利用气相色谱法分析其脂肪酸组成和含量差异，探究脂肪酸组成与棉花品种和产地之间的内在联系；利用高效液相色谱法分析测定棉籽中17种氨基酸的含量以及棉籽中抗营养因子棉酚的含量。结果表明，陆地棉棉仁中总脂肪酸含量在16.2%～34.9%，平均为25.0%，脂肪酸组成以不饱和脂肪酸为主，抗营养因子环式脂肪酸平均含量为0.59%；陆地棉棉仁中总氨基酸平均含量为38.26%，以谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸为主，其中必需氨基酸占29.6%；陆地棉棉仁中游离棉酚的质量分数为0.11%～0.92%，总棉酚含量为0.24%～1.64%，右旋棉酚多于左旋棉酚，海岛棉棉仁中游离棉酚含量比陆地棉要高。     

海岛棉转录因子基因GbMYB60的克隆、表达及其抗逆性分析

MYB转录因子是在真核生物细胞内广泛存在的一类转录因子蛋白,在植物的生长发育、代谢调节、抗病抗逆、以及激素介导的信号路径等方面都发挥着重要的作用。本研究从海岛棉品种海7124中克隆得到一个MYB转录因子基因,根据序列同源性和进化分析,将其命名为GbMYB60。该基因序列长990 bp,编码一个36.9 kD的R2R3类MYB转录因子蛋白。GbMYB60蛋白被特异地定位于植物细胞核。GbMYB60基因的表达水平较低,在真叶中优势表达,根系中表达量最低。该基因受甘露醇、NaCl、低温、高温等非生物逆境,以及脱落酸、乙烯利、茉莉酸甲酯和水杨酸等植物激素的诱导上调表达。利用病毒诱导的基因沉默技术在海岛棉中干涉GbMYB60发现,降低GbMYB60基因的表达水平,使棉花幼苗对高盐胁迫的耐受性降低;但GbMYB60干涉的植株在甘露醇溶液的处理下与对照植株并无显著的抗性差异。     

气相色谱-质谱法测定中棉所49棉籽仁中的植物甾醇组成

为鉴定中棉所49棉籽仁中的植物甾醇组成,光籽经剥壳、粉碎、过筛、皂化、溶剂萃取并硅烷化衍生后,用HP-5MS柱分离,基于气相色谱-质谱平台,采用内标法进行半定量分析。结果表明：中棉所49棉籽仁中含有胆固醇、菜油甾醇、豆甾醇、β-谷甾醇、Δ5-燕麦甾醇、羽扇豆醇、Δ7-燕麦甾醇、24-亚甲基环木菠萝烷醇和高根二醇这9种植物甾醇。每100 g中棉所49棉籽仁中总甾醇含量为124.870 mg,其中β-谷甾醇、菜油甾醇和Δ5-燕麦甾醇的含量较高,分别占甾醇总含量的79.669%、10.647%和4.238%;高根二醇是其特征成分。本研究为棉籽的综合利用和营养评价提供了技术和数据支持,也为鉴定高档食用油提供了新的方法。     

陆地棉NAC转录因子基因GhNAC6的克隆、表达和耐盐性分析

【目的】NAC(NAM-ATAF-CUC)家族是植物细胞内特有的1类转录因子家族,参与植物的抗逆过程。为了研究棉花抗逆的分子机制,本研究从陆地棉TM-1中克隆到1个NAC转录因子基因并研究了其功能。【方法】根据其序列同源性和进化分析结果,将该基因命名为GhNAC6,本文对GhNAC6进行了生物信息学和表达分析,并利用病毒诱导基因沉默技术在棉花中沉默GhNAC6的表达。【结果】GhNAC6全长为1629 bp,包含2个内含子,其中编码区为900 bp,编码1个相对分子质量为33.9×10~3、等电点为6.18的蛋白。GhNAC6启动子区段包含多个与诱导表达和组织特异表达相关的顺式作用元件。转录组数据分析结果表明,GhNAC6在棉花发育的不同时期具有时空表达差异性;实时荧光定量核酸扩增检测结果显示GhNAC6还受到植物激素水杨酸、乙烯利、茉莉酸甲酯和逆境胁迫低温、高温、高盐、伤口的诱导。干涉GhNAC6基因发现,降低GhNAC6基因的表达能增强棉花对盐胁迫的耐受性。【结论】研究结果表明GhNAC6可能参与了棉花发育、逆境响应和激素信号传导的过程。