棉花纤维中木质素的相对分子量

分子量是聚合物的重要特性之一,木质素的分子量及其分布是研究苯丙烷类结构的反应、物理化学特性和评价其改性产物质量的内容之一。本研究以陆地棉TM-1成熟纤维为材料,分别利用酶解-温和酸解木质素法和二氧六环法提取棉纤维中木质素,结合凝胶渗透色谱法(gel permeation chromatography,GPC)调查和评价2种方法获得的棉纤维中木质素的相对分子量。结果表明,经二氧六环处理提取的棉花纤维中的木质素(dioxane lignin,DL)的重均分子量为2924g mol~(–1)、数均分子量2403 g mol~(–1),略高于由酶解-温和酸解处理提取的木质素(enzymatic hydrolysis-mild acidolysis lignin,EMAL)的重均分子量(2169 g mol~(–1))和数均分子量(1970 g mol~(–1)),EMAL的多分散系数稍低,说明木质素的均一性比DL高。表明EMAL法提取的木质素更适用于分析棉纤维中木质素的相对分子量。利用EMAL法分析棉纤维中木质素相对分子量表明,不同棉花品种的木质素重均分子量分布范围为938~2169 g mol~(–1),数均分子量分布范围为857~1970 g mol~(–1),多分散性系数在1.09~1.74间,均小于2。重均分子量与纤维马克隆值呈显著负相关,数均分子量与纤维长度呈显著负相关,与纤维马克隆值呈极显著负相关。     

高温干旱下油菜的木质化应答及其在茎与根中的差异

以正常生长和高温干旱复合胁迫下甘蓝型油菜中双10号的茎和根为材料,采用组织化学、生物化学、气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析技术,研究了木质部结构和木质素成分的胁迫应答规律及其在茎和根中的差别。冰冻切片组织化学染色显示,与正常生长的网室植株(正常植株)相比,高温干旱下生长的温室植株(胁迫植株)的茎和根中木质部均显著加厚,染色更深;与此对应,溴乙酰法测定的茎木质素总量比对照增加31.64%。此外,胁迫茎中的导管孔径明显变小,但根中的导管孔径和导管数量均明显增加。硫代酸解法测定木质素单体表明,胁迫茎中被解离出的木质素单体总量比对照降低40.08%,说明有更高的缩合键比例;S/G值(1.82)比对照(1.29)大大增高,说明S型木质素比例增加而G型木质素比例下降。油菜茎与根木质化性状比较显示,根木质素比茎木质素含有更高比例的缩合键,茎中S型木质素占主体(S/G=1.29),而根中G型木质素占主体(S/G=0.49)且H型木质素含量(7.43%)比茎中(0.83%)高近10倍。H型和G型木质素单体的苯环甲基化程度比S型低,单体间更容易形成缩合键,根中高比例H型和G型木质素单体可能是导致其具有高比例缩合键的主要原因。     

剑麻苯丙氨酸裂解酶基因的鉴定及表达分析

剑麻是热带地区重要的纤维作物,但其分子生物学研究基础薄弱,纤维发育机制尚未明确。苯丙氨酸裂解酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)是纤维重要组分木质素生物合成的起始酶,近年来转录组测序技术快速发展,使开展剑麻PAL基因相关研究更为便利。本文根据已报道转录组数据成功鉴定出2个含完整编码序列的剑麻PAL基因,其在剑麻叶片发育过程中的表达模式与前人报道的PAL在纤维发育过程中的活性变化规律一致,表明其与木质素生物合成密切相关。遗传进化分析结果显示,剑麻和番麻PAL基因进化关系更近,选择压力分析结果显示,剑麻和番麻PAL基因序列选择压力一致且高于太匮龙舌兰PAL基因,这一现象可能由剑麻和番麻纤维性状的趋同进化引起。此外,剑麻PAL基因在铜铅胁迫后差异表达不显著,其可能在重金属胁迫后受到转录后调控。值得一提的是,在烟草疫霉侵染后,剑麻PAL基因表达水平上调倍数较高,其可能同时参与苯丙烷类代谢途径中抗病相关次生代谢产物的合成和细胞壁介导的免疫机制。因此开展剑麻PAL基因功能解析可加深对剑麻纤维发育机制和抗病机制的理解,对培育高产、优质、多抗剑麻新品种具有重要意义。     

采前BTH处理对银帝牌甜瓜果皮显微结构的影响

在甜瓜网纹形成期(花后28d),用质量浓度为100mg/L的BTH(苯丙噻重氮)对甜瓜植株进行喷洒处理,分析采前BTH处理后甜瓜果皮组织结构的变化。结果表明,BTH处理后甜瓜表皮细胞中的木质素、木栓层和胼胝质大量积累,而且果实表皮细胞间隙填充了大量的木质素,细胞排列更为紧密。     

矮牵牛花香成分的鉴定及相关基因的表达分析

为了研究矮牵牛花香成分与相关基因之间的联系,本研究以杂交选育的3个芳香矮牵牛株系(5, 6,17号)为材料,采用静态顶空进样-气相色谱-质谱联用技术(SPME-GC-MS)和实时荧光定量技术,鉴定芳香矮牵牛鲜花的香气成分,分析花香物质代谢相关基因的表达特征。结果表明：3个株系共鉴定出47种花香组分,其中萜类化合物的种类多且含量较高,株系间花香物质组成差异较大;通过比较看出,6号株系萜类化合物的含量较高,17号株系苯基/苯丙类物质的含量较高,5号株系脂肪酸类物质的含量较高;PAAS、BPBT、PAL都是调控苯基/苯丙类化合物合成的关键酶,EOBⅡ是苯丙烷类挥发性生物合成调控因子,在开花期5号株系中PAAS与PAL基因表达上调,6号株系中的BPBT基因表达上调,17号株系中的PAAS、BPBT和EOBⅡ基因表达显著上调,这些基因与香气组分中苯基/苯丙类物质的含量密切相关。研究结果可为后续培育芳香矮牵牛新品系、克隆矮牵牛花香基因、研究利用矮牵牛特有花香物质提供参考依据。     

陆地棉纤维起始期优势表达基因GhCRPK1的克隆及功能研究

[目的]研究陆地棉类受体激酶GhCRPK1(Cold-responsive protein kinase 1,CRPK1)在棉花纤维发育中的功能.[方法]以陆地棉全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)数据及陆地棉纤维发育不同时期的表达数据,筛选到GhCRPK1在棉花纤维...     

作物中4一香豆酸辅酶A连接酶的遗传进化分析

4一香豆酸辅酶A连接酶(4CL)是苯丙烷类代谢途径的关键酶。2014年着重以水稻、大豆、玉米为研究对象,通过收集4CL基因完整的cDNA和编码氨基酸序列的数据,利用Mobyle,EMBOSS,DNAMAN以及MEGA5.0和Clustalx1.83等生物信息学软件对数据进行分析比较,从而对4CL基因的遗传进化及密码子使用进行分析总结。本研究构建了4CL的系统发生树,研究基因的密码子偏好性,比对分析酶的保守区,为进一步研究4一香豆酸辅酶A连接酶在农作物中的应用提供理论支持,为研究其次级代谢产物木质素及黄酮类物质的合成、积累和调控奠定基础。     

氮素对棉株上部果枝铃￣叶系统生长及生理特性的影响

以鲁棉研28号为试验材料,不施氮肥为对照,在大田条件下研究低氮(120 kg·hm-2)、中氮(240 kg·hm-2)、高氮(480 kg·hm-2)处理对棉株上部果枝"铃￣叶系统"的形态和生理生化效应。结果表明:1)中氮和高氮显著增加棉花上部果枝的长度、叶面积,高氮显著降低上部果枝近远端直径比;2)与对照相比,中氮上部果枝铃对位叶的叶绿素含量、可溶性蛋白含量显著增加,上部果枝棉子的可溶性蛋白含量也显著提高;3)中氮棉花果枝内外围铃重最大,结铃后期显著大于对照。氮肥提高棉花上部果枝的纤维品质,以中氮内外围棉铃的纤维品质最优。表明施适量氮肥能增强棉花上部果枝的"源￣库"协调性。     

灌溉处理对苜蓿木质素单体分布影响的研究

为给苜蓿品质改良提供科学依据,选用‘新牧1 号’杂花苜蓿为试验材料,采用组织化学染色方法研究灌溉量对苜蓿茎木质素单体分布的影响。结果表明随灌溉量增加,株高和节数呈递增趋势;灌溉量对苜蓿茎木质素单体厚度和比例具有显著影响,750 m3/hm2灌溉量较其他灌溉处理有较多的木质素单体分布;2种木质素单体分布范围存在显著差异,S木质素单体厚度和比例均高于G木质素单体。     

作物中4-香豆酸辅酶A连接酶的遗传进化分析

4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)是苯丙烷类代谢途径的关键酶。2014年着重以水稻、大豆、玉米为研究对象,通过收集4CL基因完整的c DNA和编码氨基酸序列的数据,利用Mobyle、EMB0SS、DNAMAN以及MEGA5.0和Clustalx 1.83等生物信息学软件对数据进行分析比较,从而对4 CL基因的遗传进化及密码子使用进行分析总结。本研究构建了4CL的系统发生树,研究基因的密码子偏好性,比对分析酶的保守区,为进一步研究4-香豆酸辅酶A连接酶在农作物中的应用提供理论支持,为研究其次级代谢产物木质素及黄酮类物质的合成、积累和调控奠定基础。     

棉花纤维次生壁加厚期基因的表达谱分析

本研究以高纤维强度材料0-153和转基因抗虫棉sGK9708为亲本构建的高代重组自交系群体(F608)中纤维强度具有显著差异的两个系(高强材料69307和低强材料69362)作为材料,利用cDNA芯片技术,对纤维次生壁加厚阶段(15 DPA和20 DPA)的基因表达谱进行研究.共检测到差异表达基因3 383个,占cDN...     

棕色棉纤维中酚类物质动态变化与色素合成的关系

以4种棕色棉和1种白色棉为试验材料,在定性鉴定不同发育阶段棉纤维中酚类物质存在的基础上,定量测定了棉纤维发育过程中酚类物质及与酚类物质代谢有关的多酚氧化酶、过氧化物酶活性的变化规律。发现在开花后40 d之前棉纤维都存在着酚类物质。棕色棉各发育时期酚类物质含量均高于白色棉,开花后40 d之后,白色棉纤维中的酚类     

棉花纤维伸长期与次生壁增厚期蛋白质组比较

以陆地棉徐州142为材料,比较了3种不同棉花纤维蛋白质提取方法;利用双向电泳技术比较棉花纤维伸长及初生壁形成期(10 DPA)和次生壁增厚期(25 DPA)蛋白质组的变化;利用PDQuest软件分析各个差异蛋白在10 DPA和25 DPA棉花纤维中的相对表达量,选取质量好、实验重复性高的蛋白质点15个进行MALDI-TOF MS鉴定;根据目的蛋白核苷酸序列设计特异引物,对5种差异蛋白进行半定量RT-PCR分析。结果表明,利用饱和酚-甲醇醋酸铵法提取的棉花纤维蛋白,其蛋白含量较高,且SDS-PAGE电泳条带清晰;进行MALDI-TOF MS鉴定的15个差异蛋白,于NCBI上进行数据查询,分别属于F-box家族蛋白、肌动蛋白、β-微管蛋白、F₁-ATP合成酶、ATP酶β亚基、膜联蛋白、磷酸甘油酸酯激酶I、胞质苹果酸脱氢酶、S-腺苷-L-高半胱氨酸水解酶、谷氨酰胺合成酶、Cu-Zn超氧化物歧化酶、profilin、4-香豆酸辅酶A连接酶等。查询结果表明,上述蛋白参与能量代谢、碳代谢、细胞周期调控和发育等。     

早衰和正常小麦近等基因系旗叶光合特性与产量比较研究

本试验以小偃54×8602高代分离品系中的早衰与对照品系近等基因系为试验材料，研究了早衰对小麦旗叶光合速率、籽粒灌浆速率及产量的影响。结果表明，早衰小麦旗叶叶绿素含量较低，而且在生育后期下降较快；在整个灌浆期，旗叶光合速率、PSⅡ最大光化学效率F_v/F_m均低于对照；光饱和点低而光补偿点高，     

棉纤维伸长阶段上下调基因及相关通路的分析

棉花纤维细胞是研究细胞发育机制的理想材料，陆地棉Ligon lintless(Li₁)是单基因显性超短纤维突变体, 其性状表现为长纤维极度缩短，分离得到的野生型(li₁)纤维发育正常。本实验通过cDNA芯片的方法对两个材料进行比较分析，采集开花前1 d到开花后7 d即–1 DPA ~ +7 DPA (day post anthesis)材料，检测到多个上调和下调基因，选择两个基因(CIPK和XET)进行RT-PCR和qRT-PCR的芯片验证。应用MAS (molecular analysis system)系统进行GO功能注释和Pathway的分析表明，这些差异表达基因参与脂肪酸代谢(fatty acid metabolism)，甘油脂代谢(glycerolipid metabolism)以及碳固定(reductive carboxylate cycle)等多个代谢途径。这些基因在突变体Li₁中的异常表达可能导致细胞中脂肪酸和脂肪含量变化，影响棉纤维细胞的正常发育。     

棉纤维发育相关转录因子的研究进展

 转录因子在棉纤维细胞分化发育过程中起重要的调节作用。近年来已经有多个与棉纤维发育相关的转录因子被研究报道,主要包括MYB、HD-ZIP、MADS、TCP等家族成员,其中研究最为广泛的为MYB类转录因子。GL1类的MYB转录因子和MIXTA类的MYB转录因子通过不同的调控方式参与对棉纤维细胞发育的调控。对这些转录因子的深入研究,对于揭示棉纤维细胞分化发育的分子机理具有重要的意义。本文就这方面的研究进展作一简要概述。     

陆地棉开花后20d纤维抑制性消减文库的构建及分析

本研究以高比强度纤维材料0-153和转基因抗虫棉sGK9708为亲本构建的高代重组自交系群体(F6:9)中选育出的高比强度纤维品系(69307)作为材料,利用抑制性消减杂交技术,以15DPA纤维为driver、20DPA纤维为tester,成功构建出陆地棉开花后20d纤维的cDNA消减文库。通过蓝白斑筛选、菌落PCR及反向Northern技术最终筛选出差异表达的阳性克隆340个。通过对阳性克隆测序及序列分析,共得到115个单一序列,其中35个重叠群,80个单拷贝。利用Blast2GO等对差异表达基因进行生物信息学分析,结果表明这些差异表达基因广泛参与糖类、脂类、氨基酸等物质的代谢,以及纤维素生物合成、细胞壁合成与修饰、氧化还原、细胞信号转导等生物学过程。     

一个新的棉花MYB类基因(GhTF1)的克隆及染色体定位分析

MYB类转录因子是指含有MYB结构域的一类转录因子, 广泛参与植物发育和代谢调节。含2个MYB结构域的R2R3类MYB转录因子在植物体内主要参与次生代谢的调节和控制细胞的形态发生。从优质材料7235不同发育时期的棉纤维混合cDNA文库中克隆了一个棉花MYB转录因子基因GhTF1(GenBank登录号: EF651783)。该cDNA序列长1 115 bp, 其开放读码框长度为771 bp, 编码256个氨基酸。表达特征分析表明, 该基因在陆地棉7235不同组织中均表达, 但表达量不同, 特别在开花前1 d, 开花后8 d和11 d的纤维细胞中优势表达。该基因在二倍体棉种非洲棉和雷蒙德氏棉中开放读码框区的序列较保守, 但在非编码区差异较大, 在内含子区存在大片段插失和碱基替换现象。Southern杂交结果表明该基因在陆地棉基因组中存在2个拷贝, 推测A、D亚组中各有1个拷贝。利用海7124和TM-1两亲本配置的BC₁作图群体, 将GhTF1定位在染色体10上。     

Cloning and Function Characteristic of GhDWF 4,an Ortholog of Arabidopsis DWF 4 from Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.)

As one of the longest cells characterized in plant kingdom,cotton fibers were regarded as an ideal material for studying plant cell growth and development.In recent years,several reports revealed that brassinosteroids (BRs) play an important role in the growth and development of cotton fiber.To further investigate the effect of BRs on fiber cell development and illuminate the mechanism of BRs action,we cloned GhDWF4,an ortholog of Arabidopsis DWF4 from upland cotton (Gossypium hirsuturn L.).