棉花人工突变体的研究进展及其利用展望

棉花突变体的创造是棉花功能基因组研究的基础。对棉花突变体来源、种类及研究进展进行了总结和评述，提出了未来棉花突变体发掘和创制的方法；并针对棉花突变体研究所面临的问题进行分析，对其利用前景进行了展望。     

PEG胁迫方法评价棉花幼苗耐旱性研究

分别选用8个陆地棉、2个海岛棉、2个亚洲棉品种作为材料进行耐旱水平试验,以PEG6000作为水分胁迫剂,对棉花种子萌发期、芽期、子叶期和真叶期材料分别进行处理,得出了耐旱水平变化曲线,结果验证棉花耐旱性鉴定关键时期应在3～6片真叶幼苗.用不同浓度PEG6000对具有3～6片真叶的棉花幼苗进行12 h连续处理后,统计其成活率.研究表明:PEG6000溶液浓度为17%(W/V)时,棉花幼苗的成活率与田间旱棚鉴定结果有较高的一致性.此方法简单、快速,易操作,基本可用于棉花品种的耐旱性评价与鉴定工作,并将为棉花耐旱分子生物学研究奠定基础.     

棉花中一个新的类DREB转录因子(GhDREB2B)的克隆、序列特征及表达分析

棉花是盐碱地改良的重要作物。文章利用盐胁迫处理棉花耐盐品种‘中棉所49’,筛选棉花EST数据库并对目标EST序列进行整合与分析,利用RT-PCR的方法,克隆了一个新的棉花类DREB转录因子,命名为GhDREB2B(GenBank登录号为GQ848094)。该基因编码351个氨基酸残基,分子量约39 kD,推导的氨基酸序列与杨树、番茄、大豆、拟南芥等物种中的DREB基因家族成员之间存在一定程度的同源性,均含AP2/ERF保守结构域,推测该基因在棉花中是一个新的DREB类转录因子。利用荧光定量RT-PCR对该转录因子表达特征的分析表明:GhDREB2B在棉花苗期经盐胁迫诱导后表达量迅速升高,在0.7%的NaC l胁迫诱导下,表达量达到最高值,但该转录因子并不受ABA的诱导。推测GhDREB2B在棉花受到干旱和盐胁迫条件下发挥重要功能。     

亚洲棉中与棕色素合成相关基因GaTT12a的克隆及表达特征

棕色棉具有典型的自然棕色纤维,在纺织及加工过程中无需漂染,是真正的“生态”、“环保”棉.克隆并了解棉花纤维棕色素合成相关基因对于揭示棉花纤维色素发育的分子机理具有重要的意义.本研究选取亚洲棉(Gossypium arboreum)棕色纤维慈溪紫棉和白棉余姚中棉纤维发育不同阶段RNA,采用Gene Fishing技术,获得1条仅在亚洲棉棕色棉纤维中特异表达的约500bp的PCR扩增产物,根据测序结果和生物信息学分析发现,该基因在核苷酸序列上与拟南芥(Arab idopsis thaliana)种皮棕色素合成TT12基因存在76％的序列同源性.随后利用RT-PCR的方法克隆了该基因,命名为GaTT12a(GenBank登录号:JX013908),该基因编码490个氨基酸残基,分子量约52.7 kD,属于MATE超基因家族中的一个成员.利用荧光定量PCR分析了GaTT12a基因在发育不同阶段纤维、种皮的表达特征,结果表明,GaTT12a基因在棕色纤维、白色棉种皮和棕色棉种皮中均优势表达,在白色棉纤维中几乎不表达,说明该基因参与纤维棕色素的形成,结果暗示棉花种皮棕色素和纤维棕色素可能分享相似的合成代谢途径.研究结果为进一步了解GaTT12a基因参与棕色棉纤维色素形成、棕色棉纤维色素与种皮棕色素合成之间的关系提供了基础研究资料.     

基因型对陆地棉花药离体培养反应的影响

对２７种棉花基因型的花药在离体培养中的反应进行了比较，结果表明：所有的基因型在合适的培养条件下均能高频率地形成愈伤组织，但不同基因型间愈伤组织诱导率和诱导量不同；再生植株的花药比原始亲本的花药易诱导出愈伤组织；品种间杂种表现出部分优势，但不明显。本试验中，仅鲁棉６号和Ｓｉｏｋｒａ１－３两个品种诱导获得了胚性愈伤组织、胚状体和再生植株，且二者之间也存在着差别。从基因型在棉花花药培养中的效应、外界调控对棉花不同基因型花药培养效果的影响、棉花花药培养与体细胞培养基因型差异的比较等三个方面进行了讨论，提出了棉花花药培养愈伤组织诱导和植株再生是受两套遗传基因控制的遗传性状，并提出了棉花组织培养植株再生的阈值问题     

亚洲棉（Gossypium arboreum L.）全生育期均一化全长cDNA文库的构建和鉴定

 【目的】构建二倍体亚洲棉石系亚1号全生育期均一化全长cDNA文库，建立亚洲棉功能基因组学研究基础平台，发掘亚洲棉发育、抗逆等相关基因。【方法】取石系亚1号子叶期、苗期、蕾期、花铃期不同组织器官，提取总RNA并分离纯化mRNA，采用SMART技术反转录全长双链cDNA。用DSN（duplex-specific nuclease）法对全长双链cDNA进行均一化，均一化的cDNA连接到λZAPⅡ载体，包装蛋白包装后构建石系亚1号全生育期均一化全长cDNA文库。【结果】初级文库滴度4×106 pfu?ml-1，库容2×106个独立克隆，重组率大于95%，插入片段平均长度大于1.5 kb。随机挑取192个克隆进行EST（expressed sequence tags）测序，冗余度仅为3.49%。BLASTN比对结果显示：78.31%的EST为新EST。【结论】文库均一化效果良好，质量符合要求，可能包含大量新基因，是进行EST测序、发掘新基因等棉花功能基因组学的研究平台。     

ERF转录因子对生物胁迫的反应及对棉花抗性改良的意义

大量研究表明植物中ERF(ethylene responsive factor)类转录因子广泛参与外界环境胁迫应答基因表达的调控.它编码的蛋白能够特异结合GCC-box元件,从而调控启动子含有GCC-box的病程相关蛋白基因的表达,在植物抗病反应中发挥重要的调控作用.棉花中ERF基因表达受生物和非生物胁迫诱导,并在乙烯、茉莉酸和水杨酸信号传导途径中发挥一定的作用.一些ERF基因在转基因植物中的超表达表现出了一定的广谱抗性,因而在棉花分子育种中具有较为广阔的应用前景.本文主要论述了棉花等植物中ERF的结构与功能特征,当前相关研究进展,及其对棉花抗病性分子遗传改良的意义.     

转基因植物中T-DNA整合的分子特征及表达

植物中不同转基因方法转化外源基因的T-DNA整合特征既具有共性,又具有特性,使得转基因的遗传在各独立转化体间呈现多样性,另外多种遗传因子和限制因素使受体植物中外源基因的表达存在下降,甚至出现基因沉默等复杂现象。本文主要对农杆菌介导及裸露DNA直接转化转基因植物中T-DNA的分子特征和转基因表达的影响因子进行了介绍和概述。转化体中转基因的遗传稳定性和表达主要取决于转基因在植物基因组中的整合位置、拷贝数及组成结构。因而,通过对具有表达水平各异的转化体进行深入的遗传分析和分子生物学研究以及转化体之间进行的比较研究,将对转基因技术自身的完善、定点整合以及更有效的利用转基因技术都具有十分重要的意义。     

生物技术在棉花育种中的应用

棉花生物技术在细胞工程及基因工程等方面已取得了较大进展.细胞工程中,通过胚珠培养、体细胞培养等技术获得了一些新种质材料;基因工程方面,随着农杆菌介导法、基因枪轰击法及花粉管通道法等技术的突破,在棉花抗病虫害和及抗除草剂等方面的育种获得成功,相应的新品种已开始了商业化生产.我国棉花生物技术在抗棉铃虫等方面达到世界领先水平,其他方面尚有差距.棉花生物技术上应加强基因工程的实效性,同时加大细胞工程的研究力度.本文综述了棉花生物技术的研究历程,总结了其在我国棉花育种中的应用进展和取得的成就,分析了我国棉花生物技术存在的主要问题,提出了相应的发展对策与建议.