海岛棉与陆地棉不同纤维发育时期苯丙烷代谢相关基因表达差异比较

[目的]比较研究在海岛棉与陆地棉纤维发育过程中苯丙烷代谢相关基因(PAL和4CL)表达模式的差异.[方法]利用荧光定量PCR,检测不同品种来源纤维在不同发育时期目的基因表达量.[结果]发现PAL1及4CL1基因的表达量随纤维发育天数的增加而增加,在陆地棉军棉1号中,基因表达量在15 DPA达到最高,而在海岛棉新海20号中PAL1及4CL1基因的表达高峰期则为20DPA.[结论]发现PAL1基因与4CL1基因的表达模式在海岛棉与陆地棉纤维发育过程中出现差异,海岛棉中两个基因的表达高峰期均晚于陆地棉,为逐步揭示海岛棉和陆地棉纤维品质差异的分子机理奠定了一定实验基础.     

发育中棉纤维硫酸木质素含量的动态变化

[目的]比较发育中棉纤维硫酸木质素含量的动态变化.[方法]采用硫酸法测定发育中棉纤维木质素含量.[结果]单位棉铃硫酸木质素含量随棉纤维次生壁的增厚呈递增趋势,海岛棉硫酸木质素含量总体低于陆地棉.棉纤维硫酸木质素含量的动态变化呈“S”型曲线,棉纤维硫酸木质素含量变化符合Logistic函数,陆地棉硫酸木质素含量快速累积时期持续的时间长于海岛棉,但单位棉铃硫酸木质素含量最大累积速率出现的时间要晚于海岛棉,而陆地棉单位棉铃硫酸木质素最大累积速率(Vmax)与海岛棉间没有显著差异.[结论]海岛棉与陆地棉相同发育时期内的硫酸木质素含量差异显著.     

棉花GhPME1和GhPME2基因的克隆及表达分析

本研究旨在对棉花来源的果胶甲酯酶基因进行克隆和功能分析。通过RACE技术克隆了2个棉花果胶甲酯酶基因的cDNA,命名为GhPME1和GhPME2。序列分析发现:GhPME1和GhPME2的最大开放阅读框分别为1 704和1 752bp,分别编码含有567和582个氨基酸的蛋白质。蛋白质结构预测显示这2个蛋白结构相似,包含PMEI和Pectinesterase结构域。RT-PCR和实时荧光定量PCR结果显示在陆地棉的纤维发育过程中,GhPME1和GhPME2的表达峰值分别在9和4DPA(开花后天数),然后依次降低。而在海岛棉纤维中,这2个基因的表达均呈现逐渐上升的趋势,表达峰值分别出现在开花后24和29DPA。GhPME1和GhPME2在海岛棉和陆地棉棉纤维中的表达差异初步证明该基因家族的功能可能与棉纤维品质相关。     

海岛棉GbHCT10基因的克隆与表达分析

[目的]研究海岛棉(Gossypium barbadense)GbHCT10基因在棉纤维发育中的作用.[方法]以海岛棉品种新海21号纤维发育第5 d的样本作为材料,根据海岛棉GbHCT10基因序列设计一对引物,利用RT-PCR技术从中克隆GbHCT10核苷酸序列.利用生物信息学方法分析GbHCT10基因序列.[结果]采...     

海岛棉一个成花素类似基因的克隆和生物信息学分析

[目的]海岛棉成花素类似基因的克隆及生物信息学分析.[方法]利用RT - PCR技术,从海岛棉中克隆成花素FLOWERING LOCUST(FT)的同源基因,并进行生物信息学分析.[结果]从新海14号花后15 d纤维中,克隆到一个棉花成花素类似基因FLOWERING LOCUS T- LIKE1,命名为GbFTL1.该基因的开放阅读框为525 bp,编码174个氨基酸.蛋白比对表明bFTL1和AtFT的相似性为79.3;,和陆地棉GhFTL1的相似性为99.4;,GbFTL1第37位氨基酸为Asn(N),而GhFTL1第37位氨基酸为Ser(S).GbFTL1含有FT蛋白亚家族两个关键的氨基酸残基及14个保守氨基酸,系统进化树分析表明GbFTL1属于FT亚家族成员.[结论]GbFTL1基因可能为海岛棉中促进开花的基因之一.     

海岛棉GbCO基因的克隆和表达分析

[目的]海岛棉GbCO基因的克隆和表达分析.[方法]利用RT-PCR技术,从海岛棉中克隆CONSTANS(CO)的同源基因,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析基因的组织表达.[结果]从新海14号花后9d的纤维中克隆得到了一个棉花CO蛋白基因,命名为GbCO.GbCO cDNA的ORF为1 008 bp,编码335个氨基酸.序列分析表明GbCO和GhCO的相似性只有78.2;,棉花CO蛋白同蓖麻RcCO、苹果MaCO等亲缘关系较为接近.qRT-PCR结果表明,GbCO基因在棉花的根、茎、叶、花瓣等组织中均有表达,但在叶片中的表达相对较高.并且CbCO在棉花胚珠及纤维发育的起始和伸长阶段都有表达,在开花前1d和开花后5d的胚珠中表达量很高.GbCO基因的表达受到光周期的调节,在夜间表达量高于白天.[结论]GbCO基因可能在陆地棉的开花发育中起着重要的作用.     

棉花EXO70基因家族全基因组的鉴定及种间比较

【目的】当前四倍体棉花的主栽品种是陆地棉与海岛棉，陆地棉产量高且适应性好，海岛棉纤维品质优异但产量一般。EXO70是胞外分泌体（exocyst complex）中的关键亚基，在植物生长发育、胁迫响应等方面发挥重要作用。通过全基因组水平鉴定和分析陆地棉与海岛棉EXO70基因家族成员，并研究其在纤维发育、环境适应等方面的功能，有助于揭示陆地棉与海岛棉种间性状差异形成的分子基础。【方法】从拟南芥数据库（TAIR）获取EXO70家族蛋白序列作为参考序列，采用HMMER、ExPASy、MEME、TBtools等分析工具对陆地棉TM-1和海岛棉Hai7124基因组中EXO70家族成员进行鉴定与分析，系统比较该家族在基因表达模式、重要农艺性状的相关性、逆境响应等方面的异同点。【结果】通过对陆地棉和海岛棉的基因组水平分析，均鉴定出54个EXO70家族成员，根据系统进化发育可将其分为8个分支。陆地棉和海岛棉同源基因可一一对应，分布在陆地棉与海岛棉的20条染色体上，绝大多数成员为单外显子，但是两者间有12对同源基因在阅读框序列上存在较大差异。陆地棉与海岛棉大部分同源基因表达模式类似，但在同一纤维发育时期表...     

棉花GhFLA4基因的克隆及表达分析

[目的]分离棉花中的阿拉伯半乳聚糖蛋白.[方法]以陆地棉18DPA棉纤维cDNA为模板,RT-PCR扩增获得GhFLA4基因全长cDNA序列.[结果]序列比对分析发现该cDNA包括阅读框732 bp,编码244个氨基酸,与二穗短柄草、葡萄、火炬松等序列的同源性分别为60;、59;、54;.qPCR结果表明,GhFLA4基因在根、茎、叶中均有表达,但在纤维细胞中优势表达.利用Gateway技术将GhFL44基因融合到含GFP的双元表达载体pGWB5中,转化农杆菌并注射烟草叶片,发现该基因定位于细胞核及细胞质内.原核表达产物经SDS-PAGE分析表明,诱导产物中含有一条与理论值相符的29 KDa融合蛋白.[结论]推测GhFLA4可能在棉花纤维伸长至次生壁合成的重叠期发挥着信号传导作用.     

海岛棉GbHCT基因的表达分析

通过海岛棉基因组数据库和GSDS 2.0在线生物信息学软件,分析GbHCT基因的结构,利用实时荧光定量PCR技术,检测GbHCT基因在海岛棉不同组织和棉纤维不同发育时间的表达量。结果表明,该基因DNA序列长度为1 953bp,开放阅读框长度为1 311bp,编码436个氨基酸,在海岛棉基因组中对应scaffold3453序列,含有1个内含子和2个外显子。GbHCT基因在不同组织和纤维发育不同时期中均有表达,在各个组织中,苞叶和花中表达量最高,在棉纤维不同发育时期开花后5d和25d表达量最强。该基因可能参与棉纤维发育伸长期和次生壁增厚期。为深入研究该基因的功能,构建植物表达载体pEGAD-GbHCT并转入根癌农杆菌,为下一步研究奠定试验基础。     

不同温度条件下接种棉花枯萎病菌海岛棉和陆地棉抗病性研究

[目的]比较海岛棉和陆地棉抗枯萎病性差异,确定海岛棉和陆地棉室内抗病性鉴定方法,分析海岛棉和陆地棉病程反应机制,为今后的棉花抗枯萎病性研究奠定基础.了解海岛棉枯萎病发生规律和抗病机理,揭示不同类型棉花品种抗病性的机制,为今后培育抗病新品种开展海岛棉抗病鉴定、分子育种奠定基础.[方法]在不同温度条件下,分别对海岛棉和陆地棉接种枯萎病菌,考察海岛棉和陆地棉的发病特性,利用方差分析,比较海岛棉和陆地棉以及不同品种间在不同温度条件下的抗性差异.[结果]不同品种在不同温度下的感病情况存在差异,棉花品种在25℃受到棉花枯萎病的感染最为严重,海岛棉品种比陆地棉品种感病程度重.[结论]不同温度条件下枯萎病对海岛棉和陆地棉影响不同,棉花感枯萎病程度随温度的升高而加重,以25℃条件下感病程度最为严重;不同棉花种对枯萎病的抗、感病性不同,一般条件下陆地棉不宜感病,海岛棉较为感病,海岛棉品种比陆地棉品种感病程度较重.     

陆地棉纤维品质相关QTL定位研究

 【目的】以湘杂棉2号和中棉所28两个具有共同亲本的陆地棉强优势杂交种的F2为作图群体,构建覆盖率较高的遗传图谱,发掘稳定的纤维品质相关QTL,为标记辅助选择提供依据。【方法】利用SSR标记和JoinMap3.0软件构建陆地棉连锁图,利用Win QTLCart 2.5的复合区间作图法分别对2群体6个纤维品质相关性状在F2和F2:3中进行QTL定位。【结果】利用包含245个多态位点、全长1 847.81 cM的遗传图谱检测纤维品质QTL。中棉所28群体在多环境平均值的联合分析中检测到22个QTL,三环境分离分析中检测到39个QTL;湘杂棉2号群体分别检测到18个和51个QTL。在A3、D2、D9等染色体上有QTL成簇分布现象,并在2个群体中发现一些不受环境影响,稳定遗传的QTL。纤维长度、纤维强度、麦克隆值和伸长率4个性状在2个群体中发现有8对共同QTL。【结论】这些稳定遗传的QTL可以用于分子标记辅助纤维品质改良的育种选择。     

转蚕丝芯蛋白基因获得高强纤维棉花植株

采用花粉管通道技术,将棉纤维细胞特异表达启动子(E6)驱动的蚕丝芯蛋白基因导入陆地棉品种"泗棉3号"。共注射600朵花,收获497粒种子。通过GUS报告基因组化检测筛选,获得5株GUS阳性棉株。又经卡那霉素涂叶法鉴定,其中4株具有良好的卡那霉素抗性。用依据E6启动子序列和蚕丝芯蛋白基因序列设计的两对引物,对这5株棉花进行PCR扩增,获得1株转蚕丝芯蛋白基因棉株。纤维品质测定结果表明,这株转蚕丝芯蛋白基因棉花T1代纤维比强度达到34.6cN/tex,比对照"泗棉3号"(比强度为28.6cN/tex)提高了21.0%,T2代纤维比强度比对照平均增高23.3%。     

基于CBERS-02卫星遥感图像海岛棉与陆地棉植被指数的对比

随着遥感技术的发展,植被指数作为用来表征地表植被覆盖和生长状况的度量参数,已经在环境、生态、农业等领域有了广泛的应用。本文利用中巴资源卫星CBERS-02星CCD1-5波段遥感图像,比较了海岛棉与陆地棉5种植被指数(比值植被指数RVI,归一化差异植被指数NDVI,红色植被指数R I,转换型植被指数TVI,归一化差异绿度指数NDG I)的差异。结果表明:海岛棉与陆地棉的5种植被指数差异均未达到显著性水平(P>0.05);海岛棉与陆地棉之间比值植被指数RVI差异最大,而转换型植被指数TVI差异最小;在阿拉尔垦区利用7月份CBERS-02卫星遥感图像植被指数的差异很难区分出海岛棉与陆地棉。     

棉花生长素结合蛋白(GhABP)的初步研究

本文利用从棉花(GossypiumhirsutumL.)纤维中获得的生长素结合蛋白(auxin-bindingprotein)基因cDNA全长,经生物信息学分析,构建了由棉花纤维特异表达启动子E6驱动的该基因过量表达载体(pBE6::GhABP1(GUS))。通过农杆菌介导法将该基因转化棉花,获得了经PCR检测的阳性胚性愈伤组织。为近一步研究生长素结合蛋白在棉纤维发育过程中的功能奠定了基础。     

基于形态模型的棉花（Gossypium hirsutum L.）虚拟生长系统研究

 【目的】基于棉花形态器官形成过程的定量描述,模拟棉花三维生长过程,为虚拟棉作研究提供技术基础。【方法】基于2005－2006年棉花品种、播期、氮素、水分和DPC化控试验,将系统分析方法和数学建模技术应用于棉花植株的形态建成,通过对棉花形态数据的定量分析,构建了棉花形态建成模型,主要包括：主茎叶长宽、主茎叶柄长、主茎节间长粗、果枝叶长宽、果枝叶柄长、果节长粗以及棉铃高度和直径等模型。结合OpenGL技术,在Visual C++6.0平台上实现了棉花虚拟生长系统VGSC（virtual growth system for cotton）。【结果】棉花形态模型采用Logistic方程描述各器官尺寸随GDD（生长度日,℃?d）、氮素、水分及DPC的动态变化过程,利用2006年的试验数据对模型进行检验,棉花主茎叶长宽、主茎叶柄长、主茎节间长粗、果枝叶长宽、果枝叶柄长、果节长粗以及棉铃高度和直径的观测值与模拟值的根均方差分别为0.85、0.82、0.87、0.57、0. 086、0.65、0.74、0.8、0.73、0. 016、0.36和0.4 cm,模型预测性好。此外,以NURBS（non-uniform rational B-spline, 非均匀有理B样条）曲面模拟棉花叶片及棉铃形状,以圆柱体实现茎（节）可视化表达,构建的虚拟生长系统主要包括模型库、数据库和人机界面。【结论】用户输入系统所需的相关参数值,就可较好地模拟显示棉花器官、个体和群体的三维动态生长过程。     

2006～2013年新疆棉花纤维品质变化分析

[目的]各大棉区的公检数量增加迅速,全面覆盖了我国主要棉花主产区.分析自公证检验以来新疆棉区棉花纤维品质变化,了解我国主要棉区棉花纤维品质的整体状况及发展趋势,为育种及相关决策提供参考.[方法]以2006 ～2013年我国棉花纤维公证检验检测的纤维品质为研究对象,划分不同区域进行分析.[结果]随着国储政策的深入实施,八年来,我国棉花纤维长度、比强度整体呈现下降趋势,年均下降0.1 mm和0.16 cN/tex.新疆地方棉区纤维长度优于内地和新疆兵团棉区,年际间分别较二者高0.2～0.3 mm和0.3～0.6 mm,＞28 mm长度级范围内新疆地方棉区棉花所占比显著高于内地及兵团;在纤维比强度方面,全国平均、新疆地方与兵团年均下降0.16、0.28、0.32 cN/tex.近三年来强度中上水平(＞29 cN/tex)皮棉所占比例明显下降,表现为内地棉区占比较高,新疆地方棉区次之、兵团最低;在纤维整齐度方面,全国平均、新疆棉区总体呈现下降趋势,新疆地方棉花优于内地和兵团;在马克隆值方面,表现出A级所占比整体下滑、B级微升、C级逐年增加趋势.[结论]新疆棉区棉花主要纤维品质下降严重,应启动优质手采、机采棉新品种培育及推广.     

转反义GhADF1基因对陆地棉纤维品质的影响

 【目的】将反义的棉花GhADF1基因导入陆地棉基因组,进一步了解抑制GhADF1基因对棉花纤维品质的影响。【方法】构建了GhADF1基因的反义植物表达载体,通过农杆菌介导法转化陆地棉（Gossypium hirsutum L.）品种Coker312。【结果】通过PCR检测卡那霉素抗性选择和系统选育获得3个不同转基因事件纯合系（A5、A9、A20）,Southern blot显示：反义GhADF1基因已整合到受体基因组中,且能稳定遗传。转基因纯合系连续3代纤维品质分析显示,它们的纤维比强度和长度与对照相比都显著提高。【结论】转反义GhADF1基因可以提高棉花纤维比强度和长度,改善棉纤维品质。     

棉株果枝部位、温光复合因子及施氮量对纤维比强度形成的影响

 【目的】明确果枝部位、温光复合因子和施氮量对棉纤维比强度形成过程的定量关系及两者的补偿效应,探明棉纤维比强度形成的生态基础。【方法】以杂交棉（科棉1号）和常规棉（美棉33B）为材料,于2005年在江苏南京（118°50′E, 32°02′N,长江流域下游棉区）和江苏徐州（117°11′E, 34°15′N,黄河流域黄淮棉区）设置分期播种（4月25日、5月25日）和施氮量（0、240、480 kg N•hm-2）试验,研究棉株果枝部位、温光复合因子（用纤维加厚发育期的累积辐热积PTP表示）和施氮量对纤维比强度形成的影响。【结果】（1）棉株果枝部位显著影响纤维比强度的形成,并与温光复合因子存在协同效应。棉株中部果枝铃发育期温光条件适宜,其纤维比强度显著大于其它果枝部位铃;随温光条件变差,纤维比强度在果枝部位间的差异不明显。（2）棉纤维比强度随花后天数的增加可分为快速增加和稳定增加两个时期,PTP与纤维比强度快速增加期的日均增长速率（VRG）线性正相关、与快速增加持续期（TRG）线性负相关,与稳定增加期的日均增长速率（VSG）、持续期（TSG）及最终棉纤维比强度（Strobs）呈开口向下的抛物线关系。当PTP达到291 MJ•m-2左右时,纤维比强度Strobs最大（科棉1号、美棉33B分别为34.8、31.9 cN•tex-1）,品种间差异主要源于纤维比强度稳定增加期（中科棉1号和美棉33B的VSG、TSG分别为0.32 cN•tex-1•d-1、21 d和0.18 cN•tex-1•d-1、24 d）。（3）纤维比强度达到最大值所需的PTP随施氮量增加而减小,施氮量可通过棉铃对位叶叶氮浓度（NA）影响纤维比强度的形成,棉花氮素营养对温光复合因子存在补偿效应,当PTP高于104 MJ•m-2时,240 kg N•hm-2下的NA更适宜于比强度的形成;PTP低于此值时,增加施氮量可对温光复合因子进行补偿,以利于高强纤维形成。【结论】棉株果枝部位显著影响纤维比强度的形成,且与温光复合因子存在互作效应;温光复合因子、施氮量均显著影响棉纤维比强度的形成,且后者对前者存在补偿效应;棉纤维比强度形成过程可分为快速增加和稳定增加两个阶段,后者是品种间纤维比强度形成差异的主要阶段。     

Phenotype Variations in Plant Regeneration of Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.)

以陆地棉冀无2031无菌苗下胚轴为外植体,在MS中附加激素0.1mg/LIAA 0.1mg/L2,4-D 0.1mg/LKT的培养基上诱导出愈伤组织。选择疏松愈伤组织继代到附加0.1mg/LZT的培养基中,经2-3个月的继代培养诱导出颗粒状疏松胚性愈伤组织。胚性愈伤组织在无激素、每升加2g谷氨酰胺和0.5g天门冬酰胺的胚性愈伤增殖萌发培养基上培养2个月左右,可陆续形成不同时期的体胚苗。对冀无2031不同时期的体细胞萌发后的体胚苗进行观察,发现了真叶畸形苗、子叶节生根胚、胚轴侧生根胚、腋芽丛生苗和以腋芽发育为主的再生苗5种新类型的体胚苗。