ghr-miR160负调控棉花叶片衰老机理研究

【目的】陆地棉(Gossypium hirsutum L.)叶片早衰会导致棉花减产降质。MicroRNA(miRNA)是1类长度约为21 nt、在转录后水平调节基因表达的内源非编码小分子RNA。研究ghr-miR160对叶片衰老的调控具有重要意义。【方法】对ghr-miR160进行生物信息学分析、棉花子叶表达模式分析及过表达载体转化拟南芥验证分析。【结果】对ghr-miR160及pre-miR160结构分析表明,miR160在进化过程中高度保守。qRT-PCR结果显示,ghr-miR160在生长35 d的早熟不早衰品种辽4086子叶中优势表达。农杆菌介导转化拟南芥发现,该基因可使拟南芥出现晚抽薹、晚开花和叶片衰老延迟现象。【结论】ghr-miR160可能对棉花叶片衰老起负调控作用,同时为进一步阐明其作用机制奠定了基础。     

高产、抗病转基因抗虫棉品种——中棉所94A915

概述了中棉所94A915的选育经过、特征特性，并总结了其关键栽培技术。     

麦棉两熟短季棉新品种——中棉所85

中棉所85（原代号中夏杂06）是由中国农业科学院棉花研究所以sGK中394为母本、以品系071239为父本培育的杂交组合。该组合2010—2011年完成河南省短季杂交棉品种区域试验,2012年完成河南省短季棉生产试验。2009年获得在黄河流域棉区的国家农业转基因生物生产应用安全证书Ea基安证字（2009）第177号]。2013年通过河南省审定,审定编号：豫审棉2013006。     

棉花SVP-like基因GhMADS29的克隆与表达分析

[目的]研究棉花中SVP类基因的功能。[方法]通过同源克隆的方法在陆地棉中棉所36中克隆SVP的同源基因GhMADS29,对其进行Blast搜索比对和进化树分析以及荧光定量的表达模式分析。[结果]GhMADS29与猕猴桃的SVP4基因相似度最高,其cDNA序列含有9个外显子、8个内含子,不同时期顶芽的荧光定量结果表明它在花芽分化起始期的花芽中表达量最高,且不同组织的荧光定量分析表明它在叶片和顶芽中表达量较高。[结论]首次获得棉花SVP亚族基因,命名为GhMADS29,其GeneBank登录号为JQ682642。     

棉花纤维发育早期RNA-Seq转录组分析

 为了揭示棉花纤维发育早期基因表达变化情况,本研究以纤维长度存在显著差异的两个陆海回交近交系NMGA-062（32.58 mm）和NMGA-105（27.06 mm）为材料,利用Illumina HiSeq^TM 2000对0、3 DPA（Days post anthesis）的胚珠及10 DPA的纤维进行RNA-Seq测序。六个文库进行拼接,共得到长度大于200 bp的Unigene 98464个,总长度约为88.2 Mb。对10 DPA的纤维转录组数据进行差异表达分析,共筛选到1931个差异表达基因,1536个Unigene上调,395个Unigene下调。GO（Gene ontology）功能显著性富集和Pathway显著性富集分析发现,差异表达基因富集在脂质转移活性（Lipid transport activity）分子功能组和脂质代谢通路（Lipid metabolism pathway）,由此推测脂类相关基因可能在纤维伸长发育过程中起重要作用。通过对棉纤维发育10 DPA基因转录水平差异比较分析,为深入开展纤维伸长相关功能基因的克隆和功能验证提供了丰富的资源,并为揭示棉花纤维伸长的机制打下了坚实的基础。     

利用基因芯片技术筛选棉花产量性状相关的基因

根据皮棉产量数据的重复性测验及显著性分析,从SG747(Gossyp ium hirsutum L.)和Giza75(Gossypium Barbadense L.)的回交自交系群体中选取高产组和低产组品系各3个材料,取这2组材料和其父母本开花后10d的纤维进行芯片分析.比较芯片数据,获得了1508个差异表达基因.对这些差异表达基因进行聚类分析,结果显示高产组品系和低产组品系分别聚类在一起,符合基于田间数据分组的预期结果.利用Blast2GO软件对1508个差异表达基因进行Blast-Mapping-Annotation-KEGG分析,结果表明参与细胞质膜发育、过氧化物酶活性、抗逆和营养物质运输等生物学过程的基因最多.进一步利用RT-PCR分析,得到一系列与纤维品质和产量等性状密切相关的基因.研究结果为棉花高产基因工程和分子育种提供了丰富的基因资源.     

棉花GhMADS29启动子克隆及表达分析

以实验室克隆的GhMADS29(GeneBank登录号:JQ682642)基因的cDNA序列Blast搜索雷蒙德氏棉的基因组序列,根据Blast结果设计引物,克隆到起始密码子上游-19位开始的1316 bp的序列;利用PlantCARE启动子在线分析软件预测其含有核心启动子元件TATA-box和CAAT-box,并含有光、温、赤霉素、水杨酸、生长素等的响应元件.通过替换pBI121载体上的CaMV35S启动子构建了GhMADS29启动子与GUS基因的融合表达载体并转化拟南芥,组织化学染色分析发现其在14d幼苗的根和叶中都有表达,在萼片、花瓣、雌蕊、果瓣中也表达,而在雄蕊和种子中不表达.综上所述,我们推测GhMADS29可能与各种开花途径有关,与萼片、花瓣、雌蕊等花器官的发育有关,还可能与果实是否开裂有关.     

陆地棉MADS-box基因GhMADS13的功能分析

为了研究GhMADS13的功能,利用NCBI上提交的序列设计引物进行PCR扩增,扩增序列与提交序列的ORF (Open reading frame)的一致性为100％.qRT-PCR结果表明:棉花的各个组织中,GhMADS13在花中的表达量最高,是表达量低的根的几百倍;花器官中GhMADS13在萼片、花瓣、雄蕊、心皮和胚珠中都有表达,表达量虽有差异,但差异不大,其在胚珠中的表达量最高.将GhMADS13插入到pBI121载体上,构建了植物超表达载体.通过浸花法转化拟南芥,获得了2个转基因株系,分子检测和表型数据统计的结果表明GhMADS13的转录水平越高植株越矮小,角果的长度越短,种子的数目越少.根据GhMA DS13的qRT-PCR结果和异位表达分析,推测GhMADS13主要抑制胚珠的发育.     

新一代测序技术的应用及其对作物分子育种的影响

作为分子生物学研究中最常用的技术之一,近年来DNA测序技术的快速发展,催生了一批基因组学和后基因组学研究手段。本文概述了以Roche/454Genome Sequencer FLX System、Illumina/Solexa Ge-nome Analyer IIx和ABI SOLID System等测序平台为标志的新一代测序技术的基本原理以及优缺点,并分析了目前的主要应用情况,展望了新技术的发展对作物分子育种产生的影响。     

陆地棉转录因子GhNAC78基因的特征及功能分析

本实验室从陆地棉中克隆得到GhNAC78,分析了其基因特征及功能。该基因cDNA全长为937 bp,开放阅读框为876bp,编码291个氨基酸,隶属于NAM转录因子亚家族。体外转录激活实验表明,GhNAC78具有转录激活活性。上游启动子区1537 bp序列的生物信息学分析可知其包含多种激素、胁迫和光响应元件,表明GhNAC78广泛地参与植物生长发育和胁迫响应的调控。荧光定量结果显示,GhNAC78在棉花叶片衰老过程中高调表达,推测其参与叶片衰老的调控。