棉花纤维特异/优势表达基因的染色体定位

 棉纤维是研究植物细胞伸长和细胞壁建成以及纤维素生物合成的优良模型,迄今为止,已经分离了许多纤维特异/优势表达的基因。为了便于这些基因的图位克隆使其能够应用于棉花纤维品质的改良中,本研究采用分离群体定位法和Blast分析法对这些基因进行染色体定位。利用陆地棉、海岛棉BC₁种间分离群体,将GhCFE定位在第6染色体,GhGLP1-250定位在第19染色体。Blast分析将11个基因定位到棉花染色体上。这些基因与棉纤维的伸长和细胞壁的合成相关,与这些基因连锁标记的获得有助于棉花纤维长度和强度的分子标记辅助选择。     

棉花纤维特异表达GhCesA4启动子的克隆及序列分析

 以新疆陆地棉品种新陆早19的DNA为模板,克隆了棉花纤维特异启动子GhCesA4,GenBank登录号：EU183119 ,将启动子基因序列克隆到pMD19-T载体中,由载体通用引物M13-47、RV-M 经PCR鉴定获得pMD19-T/GhCesA4重组载体。测序和序列分析表明,该启动子序列由1503 bp核苷酸组成,与GenBank中GhCesA4基因启动子序列同源性高达98％。分别用限制性内切酶ClaⅠ和BamⅠ双酶切重组质pMD19-T/GhCesA4和双元植物表达载体pBI121,分别回收pMD19-T/GhCesA4重组质粒中的GhCesA4小片段和pBI121 植物表达载体中缺失CaMV35S组成型启动子的大片段,经连接、转化、酶切及测序鉴定,获得由GhCesA4驱动报告基因GUS的新型植物表达载体,命名为pBI-GhCesA4     

棉花纤维相关性状的主基因-多基因混合遗传分析

本研究对棉花的衣分、铃重、子指等性状进行了主基因－多基因模型的Ｐ１、Ｐ２、Ｆ１、Ｆ２、Ｂ１、Ｂ２六世代联合分析。从估算不同性状的爱氏信息准则（ＡＩＣ）值出发,对ＡＩＣ值最小模型进行适合性检验和混合模型参数估计,结果说明衣分、铃重、子指皆为一个主基因－多基因遗传,但其主基因、多基因遗传率及基因加性、显性效应随杂交组合、杂交母本、回交母本等的不同而有较大差异。此外,性状间的遗传相关分析说明,衣分、纤维量、短绒量与铃重间都存在显著或极显著的表现型、基因型及加性正相关,而铃重与子指间各项基因效应分量相关不显著     

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...     

棉花种子特异表达α球蛋白A基因启动子的功能分析

研究植物种子特异启动子具有重要的理论和实际意义。本文研究了棉花α球蛋白A基因启动子,该启动子序列全长为1640 bp,作用元件分析表明该区域除了具有核心调控序列外,还含有多个与组织特异性相关的顺式作用元件。设计其5'端构建4个不同长度的缺失、融合GUS基因的表达载体,并通过蘸花法分别转化拟南芥。转基因拟南芥GUS表达分析结果表明,该启动子能驱动GUS基因在胚、露白的种子、子叶期的幼苗中表达,而二叶期的幼苗、根、茎、莲座叶、茎生叶和花苞组织则没有表达,说明棉花α球蛋白A基因启动子是一个种子特异性启动子。208 bp长度的启动子足以维持其种子特异表达功能,而且在启动子的-684和-208区域之间可能存在负调控元件或负调控区域。分析棉花α球蛋白A基因启动子是一个种子特异性启动子,其基本启动子区域不长于208 bp。     

棉花GhTFL1b基因的表达及调控分析

为解析棉花中磷脂酰乙醇胺结合蛋白GhTFL1b基因对胁迫的响应及生理功能,从棉花中克隆了磷脂酰乙醇胺结合蛋白GhTFL1b基因,并对该基因进行表达分析和蛋白质互作研究。利用启动子分析软件PlantCARE预测得出,GhTFL1b启动子区域有茉莉酸响应元件、脱落酸响应元件、干旱诱导的MYB结合位点和光周期响应元件等。对GhTFL1b进行组织特异性表达分析,发现该基因在花中表达量最高,其次是根和顶芽,其他组织中表达量极低。进一步比较栽培种和半野生种不同时期的表达,发现无明显差异。激素和胁迫处理研究表明,GhTFL1b基因受水杨酸(Salicylic acid,SA)诱导低调表达,而受盐胁迫处理后高调表达。酵母双杂交验证GhFD与GhTFL1亚组蛋白互作,结果表明GhFD蛋白只能与GhTFL1b互作,而不与GhTFL1a、GhTFL1b、GhTFL1c互作。GhTFL1b基因不参与光周期调控通路,可能参与植物逆境胁迫水杨酸和盐胁迫响应的调控。     

转蚕丝芯蛋白基因获得高强纤维棉花植株

利用基因工程等生物技术来改良棉花纤维品质特性是棉花品质育种的一个重要探索途径。May D．L．和、Wofford T．J．（2000）报道用一种纤维改良基因和GUS报告基因，通过基因枪法转化陆地棉品种“Deltapine50”（DP50），对转基因后代的检测结果表明，大多数GUS阳性株的棉纤维强度比非转基因对照增加30％～70％。     

棉花特异种质资源的创造与利用研究

对棉花特异种质资源的类型、创造和培育方法及其在棉花研究中的应用情况进行了分析。采用人工诱变、航天搭载、组织培养、转基因技术和杂交等,创造和培育出了包括突变体、近等基因系、重组自交系、染色体变异体、同核异质系、加倍单倍体等在内的棉花特异种质资源,应用于棉花遗传研究、图谱构建、基因定位和功能基因组研究。提出了今后棉花种质资源研究和发展的关键是发掘新基因源、提高转基因效率以创造更多更有价值的特异种质资源。     

利用抑制差减杂交技术分离棕色棉纤维特异表达基因

采用棕色棉新彩棉5号为Tester,其白色近等基因系NIL-C5为Driver,通过抑制差减杂交法(suppressive subtractive hybridization,SSH)构建了一个棕色棉纤维色素差异表达基因差减文库.从文库中随机挑选400个克隆,将这些克隆的PCR产物点膜进行反向Northern杂交检测,挑选20个差异明显的克隆进行序列分析,结果表明:有5个cDNA片段与已知的功能基因序列相似,其中1个cDNA片段与合成色素的重要酶基因4-香豆酸:CoA连接酶(4CL)基因有较高的同源性,其它cDNA片段在数据库中未找到同源序列.     

陆地棉油菜素内酯信号基因GhBES1家族的鉴定及表达分析

BES1基因是植物激素油菜素内酯信号转导过程中的重要转录因子,为了解陆地棉油菜素内酯信号基因Gh BESI家族,通过对陆地棉异源四倍体标准系TM-1基因组数据库的全面分析和鉴定,获得21个GhBES1基因,这些基因分布在不同的亚基因组,有9对基因在A亚组和D亚组上存在对应关系,AD亚组对应基因序列一致性高于95%。根据进化分析,21个GhBES1基因分为4个亚家族,除了亚家族Ⅲ,其他3个亚家族在拟南芥中均有对应基因;除了亚家族Ⅳ基因和亚家族Ⅱ中GhBES1-1基因外,其他GhBES1基因均有2个外显子。亚细胞定位结果表明,21个GhBES1蛋白主要定位到细胞核、细胞质等部位,其中7对基因的蛋白亚细胞定位完全一致。GhBES1基因在根、茎、叶、顶端分生组织中均有表达,但不同亚家族基因在不同组织中的表达水平存在差异。研究结果为棉花GhBES1基因家族功能的深入研究奠定了基础。     

棉花蔗糖合成酶基因家族在纤维发育期时空表达模式分析

蔗糖合成酶(Sucrose Synthase)是调控植物糖类代谢的关键酶之一,在植物生长发育及渗透调节过程中起着重要的作用。该酶为多基因家族,各成员在植物不同组织及不同发育阶段发挥不同的作用。陆地棉(Gossypium hirsutum)中有15个Sus成员,本研究利用转录组高通量测序及实时定量PCR技术,检测了该基因家族的表达模式。结果表明,Gh Sus1D、Gh Sus3A、Gh Sus3D和Gh Sus6D在起始期(0~3 DPA)大量表达;GhSus7D在10 DPA的纤维中表达量快速增加,达到同期突变体胚珠的4.7倍;Gh Sus1A、Gh Sus5D在纤维伸长期(5~15 DPA)表达量显著高于胚珠,分别在10 DPA、15 DPA时达到峰值;Gh Sus3A、Gh Sus3D、和Gh Sus6D在纤维发育(15 DPA)时表达量重新上升,且在20 DPA时仍处于较高表达水平。Sus基因家族组织表达模式分析表明,它们在陆地棉品种徐州142野生型和突变体中的组织表达模式基本相同,根、茎、叶、花中没有显著差异。但不同Sus基因具有不同的组织表达特异性。     

棉花GhCCR4基因的瞬时表达研究

利用棉纤维发育调控基因瞬时表达体系,分析目的基因在棉花纤维发育过程中可能存在的功能。实验构建了由CaMV35S启动子驱动的pGUS-CCR4融合瞬时表达载体,使用基因枪轰击法转化棉花胚珠,确定了转化0DPA胚珠的最佳条件:轰击压力为1350psi,轰击距离为9cm,轰击次数为2次。GUS组织化学染色结果表明,GhCCR4基因在棉花纤维伸长期和次生壁增厚期持续表达。不同发育时期纤维长度测量结果发现,在8DPA时转GhCCR4基因纤维长度和对照相比没有明显差别,但在27DPA时纤维长度明显短于对照。纤维透射电镜切片观察发现,转GhCCR4基因的细胞次生壁与对照相比增厚达17%。     

棉纤维细胞分化和发育

棉纤维细胞分化发育已被分为纤维原始细胞分化和突起、纤维伸长、次生壁增厚和脱水成熟四个时期.本文就各个时期棉纤维细胞分化和发育过程的形态、细胞学、生理生化等特点进行较为系统的分析.     

干旱条件下棉纤维细胞POD活性变化及其与纤维伸长的关系

花铃期缺水干旱引起棉纤维胞壁ＰＯＤ和可溶性胞质ＰＯＤ活性升高,而胞壁蛋白质含量和胞质蛋白质含量以及纤维细胞伸长生长的速度却明显降低。干旱条件下胞壁ＰＯＤ活性升高是纤维伸长生长受抑的主要原因之一。