陆地棉无短绒突变体GZnn的纤维发育及其基因表达分析

 【目的】利用棉花无短绒突变体GZnn为材料,分离与棉花纤维发育相关的重要基因,从而揭示棉花纤维发育的分子机理。【方法】通过扫描电镜观察GZnn与其近等基因系TM-1在纤维发育上的差别;采用差异显示RT-PCR方法寻找GZnn与TM-1之间的差异表达片段,并进行相应分析。【结果】用扫描电镜观察突变体GZnn与TM-1的胚珠表面纤维细胞起始发生的情况,发现GZnn不仅在纤维细胞发生和延伸上延迟,而且纤维细胞总数也明显减少。利用差异显示PCR进行比较筛选,获得了12个差异表达的EST片段,其中,DS3只特异性地在GZnn 开花前（-3～0 DPA）的胚珠中特异表达,而在其近等基因系TM-1中没有表达,推测DS3可能是一个纤维启动过程中的MYB类负调控转录因子。【结论】本研究利用棉花无短绒突变体GZnn发现,棉纤维细胞在早期分化和形态建成过程中大量基因表达,对其中的关键基因的表达模式和功能开展深入研究将有助于阐明棉纤维分化发育的分子机理,为棉花遗传改良提供理论基础。     

植物激素对棉花Ligon lintless纤维突变体的调控影响

以棉花野生型及突变体Ligon lintless为试材,研究不同种类和浓度的植物生长物质对大田棉株及胚珠离体培养后,胚珠或愈伤组织中GA、IAA、ABA、ZR等含量的影响。结果表明:经F、IAA、GA、ABA、BR处理后,离体胚珠IAA、GA、ABA、ZR的含量均高于对照;突变体和野生型胚珠在0DPA和+1DPA时的发育情况无差异,第1批纤维均在0DPA起始,+3DPA时,野生型胚珠表面的纤维较突变体长,两者第2批纤维均在+5DPA时突起。     

植物激素对棉花Ligonlintless纤维突变体的调控影响

以棉花野生型及突变体Ligon lintless为试材,研究不同种类和浓度的植物生长物质对大田棉株及胚珠离体培养后,胚珠或愈伤组织中GA、IAA、ABA、ZR等含量的影响。结果表明：经F、IAA、GA、ABA、BR处理后,离体胚珠IAA、GA、ABA、ZR的含量均高于对照;突变体和野生型胚珠在0DPA和＋1DPA时的发育情况无差异,第1批纤维均在0DPA起始,＋3DPA时,野生型胚珠表面的纤维较突变体长,两者第2批纤维均在＋5DPA时突起。     

cDNA芯片筛选亚洲棉短绒分化发育相关基因

 【目的】筛选亚洲棉短绒分化发育相关基因。【方法】利用cDNA芯片技术在棉纤维发育前期开花前3天(-3DPA)、开花当天(0DPA)、开花后3天(+3DPA)、5天(+5DPA)、7天(+7DPA)筛选野生型DPL971与其短绒突变体DPL972的差异基因。通过与模式植物拟南芥数据库相结合,找到与棉纤维起始发育相关基因,并通过RT-PCR和Real-Time PCR（QRT-PCR）验证部分侯选基因。【结果】筛选出与亚洲棉纤维起始分化发育相关基因8个,其中相对应的与拟南芥同源性较高的蛋白有7个,分别为KAK（DR461366）、MYB5（ES812048）、TTG1（ES811600）、MYB23（DR453866）、CSLD3（DR459646）、RHD2（DR461821）和ZWI（ES791383）,这些基因在拟南芥的表皮毛起始发育过程中都起着重要的作用。RT-PCR和QRT-PCR结果表明MYB23、MYB5、TTG1、CSLD3、RHD2这5个基因在短绒突变体DPL972与其野生型DPL971的+3DPA胚珠中表达差异都有差异。【结论】上述结果表明这5个基因可能与短绒分化发育相关,第1个基因可能抑制短绒分化和发育,后4个则促进短绒分化和发育。     

棉花四个栽培种纤维发育早期扫描电镜的比较研究

本文对陆地棉(北农—1),海岛棉(8763依),中棉(完县紫杆)及草棉(金塔)四个栽培种开花前后的胚珠进行扫描电镜比较观察。结果表明:开花当天在胚珠脊突处的表皮细胞首先分化突起,随后延至合点端和中部,最后在珠孔端,珠孔附近直到开花后数天未见突起。胚珠表皮细胞在突起前近似矩形或圆形,向外方突起时突起先呈球形,开花后两天伸长成纤维,先端变尖,四天时纤维把整个胚珠包被。观察8月19日开花当天早晨的胚珠,己见表皮有突起,而9月22日开花当天胚珠的表皮细胞则无突起,开花后一天才有突起。四个栽培棉种的胚珠在表皮细胞突起部位的先后和突起的时间上没有区别,但开花后两天突起的纤维,其长短、稀密、粗细等己初步显示各棉种的特征。     

荧光实时定量PCR研究GA负调控因子基因在棉花纤维不同发育时期的表达模式

棉花纤维发育经历起始期、延伸期、次级细胞壁加厚期、脱水期共4个发育时期。为了了解GA负调控因子基因在整个纤维发育时期的调节作用,采用敏感的实时定量PCR对GA负调控因子基因Gh RGL在棉花纤维不同发育时期中的转录水平进行了定量研究,通过提取来源于不同纤维发育阶段[包括-3~0 DPA(开花后)胚珠,3 DPA胚珠,5 DPA胚珠,10 DPA胚珠,15 DPA纤维,25 DPA纤维]的样品总RNA,探讨不同发育时期Gh RGL基因的表达模式。结果显示,Gh RGL基因在所有被选的样品中都有表达,其中在5 DPA胚珠和10 DPA胚珠中转录水平较高,在10 DPA胚珠中表达水平最高,在-3~0 DPA胚珠、3 DPA胚珠、15 DPA纤维、25 DPA纤维中的表达水平较低,表明Gh RGL基因在纤维伸长期表达水平较高,暗示Gh RGL可能对纤维伸长起着重要作用。     

棉花胚珠纤维细胞分化的研究——纤维细胞初期发育阶段超微结构观察

以陆地棉北农-1号(BN-1)和光籽突变种(MXZ-142)为材料,超薄切片透射电镜(TEM)连续观察开花前2天至开花后后2天的胚珠表皮细胞超微结构的变化,从解剖学上观察研究胚珠表皮细胞的分化发育。开花前后 BN-1胚珠表皮纤维原始细胞发生一系列显著变化:开花前,表皮细胞中各种细胞器含量较不丰富,没有细胞突起。开花当天纤维原始细胞突起,细胞核增大,线粒体、高尔基体、内质网增多,部分胞间连丝消失。亮、暗两类细胞均可突起成纤维细胞,暗细胞是液泡内酚类物质弥散至胞质所致。MXZ-142胚珠表皮细胞变化相应较小,与BN-1未突起的细胞相似,胞间连丝未见消失,没有表皮毛细胞的分化突起。本文还讨论了棉花胚珠表皮纤维细胞的分化机理。     

棉花油菜素类固醇合成酶基因GhDWF1的克隆和表达分析

 【目的】研究油菜素类固醇物质（BRs）在棉花纤维生长发育过程中的作用。【方法】通过棉花EST序列的筛选和整合，从陆地棉徐州142纤维中克隆了一个BRs合成酶基因GhDWF1。【结果】其cDNA序列全长1 849 bp，包含一个1 692 bp的开放阅读框，推导编码563个氨基酸，与水稻、玉米、豌豆、番茄和拟南芥的BRs合成酶DWARF1/DIMINUTO有较高的同源性，具有该类蛋白的典型结构。GhDWF1基因在开花当天的胚珠和纤维中表达最强，在根、幼茎和纤维发育的各个时期表达较高。与徐州142野生型相比，无绒无絮突变体胚珠中表达量较低。【结论】暗示GhDWF1基因的表达与棉花纤维的生长发育有密切关系。     

亚洲棉短纤维发育相关长链非编码RNA的鉴定及表达

【目的】长链非编码RNA(long non-coding RNAs,lncRNAs)是一类无蛋白质编码能力，但参与许多重要生命活动调控过程的长度大于200 nt的RNA。通过对亚洲棉无短纤维突变体（GA0149）和野生型（GA0146）纤维发育早期的转录组数据进行分析，挖掘调控短纤维发育的lncRNA，并明确其调控网络，为进一步解析棉花纤维发育机制奠定基础。【方法】选择GA0146和GA0149 2个材料在开花后当天（0 DPA）及花后3 d(3 DPA)、5 d(5 DPA)和8 d(8 DPA)的胚珠和纤维为材料进行转录组测序。鉴定lncRNA并预测其调控的靶基因；通过mRNA和lncRNA的差异表达分析，比较2个材料在不同纤维发育时期的差异。进一步利用KOBAS软件预测对差异lncRNA的靶基因进行富集分析并预测其参与的生物过程；最后通过实时荧光定量（RT-qPCR）技术对25个差异表达的lncRNA转录组数据进行验证。【结果】共鉴定获得15 339个lncRNA，其中11 595个lncRNA位于基因间区，包括2 428个反义lncRNA、350个内含子lncRNA及966个正...     

离体未受精棉胚珠和纤维分化

在培养条件下研究了未受精棉花胚珠的纤维分化，发现在离体条件下，开花前２ｄ的胚珠与开花当天的胚珠纤维分化相似，而开花前４ｄ胚珠纤维分化则相对滞后。１００μｍｏｌ·Ｌ＾－１的香豆素完全抑制纤维的分化，却促进胚珠的生长。在胚珠培养过程中，对开花当天的胚珠及培养液中过氧化物酶活性也进行了测定。并对以上结果与纤维分化的关系进行了讨论。     

棉花F_2杂种优势及F_1正反交差异研究

按照品系产量比较试验标准,对两类亲本10个组合进行正反交试验,研究棉花F2的杂种优势以及正反交F1的产量和纤维品质指标差异。结果表明:姊妹系F1产量杂种优势存在显著差异;F1杂种优势越高,F2优势降低的幅度越大,其中皮棉的减产幅度小于籽棉;F2较F1衣分增加和子指降低的趋势明显,其中衣分比子指有更大的稳定性,比强度和麦克隆值的变化大于绒长、整齐度、伸长率的变化。正反交F1的衣分和子指都表现了母性效应,以早熟、高衣分亲本做母本时皮棉产量有3%左右的优势;正反交对F1麦克隆值和伸长率的影响大于对比强度、绒长和整齐度的影响。     

皖杂40杂交棉产量与品质性状的杂种优势表现及遗传分析

 以生产上大面积推广的陆地棉杂交种皖杂40为基础材料，配制多世代群体，进行多年多点多世代群体联合试验，研究该组合杂种优势的表现及杂种优势形成的遗传基础。皖杂40杂交棉的皮棉产量、籽棉产量、单株铃数、铃重、衣分的平均中亲杂种优势F1代分别是26.1％、23.7%、15.1%、6.6％和2.0%；F2代分别是21.1％、19.2%、13.0%、6.4％和1.5%。皖杂40杂交棉的纤维品质性状杂种优势低。高产杂交棉的杂种二代具有在生产上利用价值的产量杂种优势。通过主基因-多基因遗传体系分离分析和多世代平均数联合尺度测验验证，表明控制皖杂40杂交棉皮棉产量、霜前花产量、铃数和衣分的遗传效应主要是显性效应，控制铃重的遗传效应包括加性效应和显性效应。因此，显性效应是该杂交棉产量性状杂种优势形成的主要遗传基础。棉花产量和品质性状存在主基因遗传效应。     

Molecular Identification and Expression Analysis of GhHYDRA 1 Gene,a Homologue of HYDRA1 Gene From Upland Cotton （Gossypium hirsutum L.）

Beside as precursors of BRs biosynthesis,more and more evidences supposed that phytosterols play an important role in plant growth and development.To investigate the effects of phytosterols on the fiber development of upland cotton(Gossypium hirsutum L.)and the molecular base of sterol regulating cotton fiber growth,a homologue of HYDRA1 was cloned from upland cotton(cv.Xuzhou 142)by screening cotton fiber EST database and contigging the candidate ESTs.The GhHYDRA1 encoded a polypeptide of 218 amino acid residues and the deduced amino acid sequences had high homology with the members of HYDRA1 in Populus trichocarpa,Solanum tuberosum,and Arabidopsis thaliana.Moreover,GhHYDRA1 had comparable transmembrane regions to AtHYDRA1 in sequence,length,order,and spacing,except for a C-terminal polylysine cluster.Quantitative real-time RT-PCR analysis revealed that the higher expression levels of GhHYDRA1 gene were detected in 6 to 12 DPA(days post anthesis)fibers,while the lower levels were observed in 0 DPA ovule(with fibers)and 16 to 18 DPA fibers.These results indicated that GhHYDRA1 is the homologue of HYDRA1 gene and plays a crucial role in fiber elongation.Furthermore,auxin and BL up-regulated the expression level of GhHYDRA1 while ABA and KT down-regulated the expression level of GhHYDRA1 in cotton ovule and fiber growth.The result suggested that phytosterols play a role in the interaction of plant hormones.     

北疆早熟棉“新陆早”系列品种主要性状演化分析

【目的】分析新疆北疆早熟棉"新陆早"系列品种主要性状演化情况,为北疆早熟棉花育种提供参考。【方法】对41个"新陆早"系列品种8个主要性状的演化进行了分析。【结果】生育期、籽指、比强度和马克隆值没有明显的变化趋势;单铃重、皮棉产量和绒长的演化趋势都极显著拟合于幂指数曲线模型,衣分的演化趋势极显著拟合于S曲线模型。【结论】北疆早熟棉育种对生育期控制较好,对单铃重、衣分、皮棉产量和绒长的选择力度较大;在今后的育种中要加强对纤维比强度和马克隆值的选择;目前以常规育种方式来提高皮棉产量的潜力已经较小,有望通过推广杂交种、远缘杂交育种等途径加以突破。     

杂种棉“苏杂16”的杂种优势及F2自交衰退

以陆地棉品种间杂交种“苏杂16”为材料，连续两年测定其F1，F2的14个性状的杂种优势的自交衰退率，结果表明：（1）苏杂16F1皮棉产量及其构成因素（衣分除外）的中亲优势与竞争优势极显著水平，其中铃重优势大于结铃数优势，铃重构成因素中单铃种子数和结籽效率的杂种优势极显著，纤维品质性状中，比强谨亲优势显著，竞争优势极显著。（2）苏杂16F2皮棉产量及构成因素（衣分除外）的杂种优势虽存在衰退现象，但中亲优势与竞争优势仍达显著或极显著水平，其中铃数优势大于铃重优势，铃重构成因素中以子指的优势为主。（3）苏杂16F1，F2的衣分均具微小中亲优势，而竞争优势显著低于对照组“泗棉3号”，纤维整剂度均本及对照接近，麦克隆值的竞争优势无意显著，F1，F2的株高杂种优势分别达极显著和显著水平，（4）F1杂种优势大的性状，其F2自交衰退率一般也较大，（5）只要亲本选配得当，F2是可以利用的。     

Fiber damage of machine-harvested cotton before ginning and after lint cleaning

Machine harvesting increases the foreign matter content of seed cotton. Excessive cleaning causes fiber damage and economic loss. Most trading companies in the Xinjiang Uygur Autonomous Region, China have indicated reluctance to use machine-harvested cotton. The first objective was to determine how the fiber quality was affected by the ginning and lint cleaning and how the fiber damage during levels of lint cleaning changed. The second objective was to determine the optimum number of lint cleaners for machine-harvested cotton based on fiber damage. Cotton samples were collected from 13 fields and processed in seven ginneries between 2013 and 2015. The results indicated that ginning and lint cleaning didn't have significant effect on fiber strength and significantly affected both fiber length and short fiber index. Fiber length was reduced by more than 1.00 mm from six of 13 fields after lint cleaning, then the damage rate on short fiber index from 11 of 13 fields was more than 20%. The third lint cleaning caused great fiber damage, reducing fiber length by 0.35 mm and increasing short fiber index by 0.65%. So, the lint should be cleaned by one lint cleaner in the Xinjiang, however, the stage of lint cleaning was sometimes omitted when the foreign matter content of lint was little.     

高衣分染色体片段导入系IL-10-1衣分形成的研究

以高衣分染色体片段导入系IL-10-1以及背景亲本陆地棉遗传标准系TM-1和供体亲本海岛棉H7124为试验材料,用扫描电镜观察了纤维初始发育的特征,测定了单粒种子成熟纤维总重量、纤维平均长度、单位长度纤维重量和纤维总根数并分析了IL-10-1高衣分形成的原因。扫描电镜观察的结果表明,纤维突起启动的早晚与基因型关系密切,纤维伸长起始的早晚与衣分关系密切,较早的纤维伸长启动有利于高衣分的形成。高衣分导入系IL-10-1单粒种子成熟纤维总质量、纤维平均长度、单位长度纤维质量和纤维总根数均极显著高于TM-1。相关性分析和通径分析结果证明:纤维总质量、单位长度纤维质量和纤维平均长度与衣分关系密切。因此,材料较早的启动纤维突起和开始纤维伸长利于优良品质和高衣分的形成。