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。     

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.     

海岛棉与陆地棉纤维C4H1基因克隆及表达分析

[目的]研究海岛棉与陆地棉纤维不同发育时期C4H1基因的表达和结构差异.[方法]分别从海岛棉和陆地棉纤维中克隆C4H1基因的cDNA全长,并利用DNAMAN、MEGA3.1等软件进行C4H1基因的生物信息学分析;采用半定量和实时荧光定量PCR方法,比较海岛棉和陆地棉不同发育时期的棉纤维中C4H1基因的表达水平.[结果]C4H1基因在海岛棉与陆地棉纤维发育不同时期表达具有差异,海岛棉中该基因的表达高峰期在20 DPA,而陆地棉中该基因的表达高峰期在15 DPA.该基因的核酸序列在两种棉花中存在差异,并导致其编码蛋白的氨基酸序列也存在差异,且海岛棉C4H1蛋白中Thr(苏氨酸)含量高于陆地棉,蛋白等电点也耍高于陆地棉.[结论]海岛棉中C4H1基因的表达高峰期晚于陆地棉,两个棉种C4H1蛋白氨基酸序列的差异可能导致其理化性质及生物学功能的改变,为发掘海岛棉纤维品质优异基因奠定了基础.     

海岛棉组培mRNA差异显示体系的建立

[目的]建立适合海岛棉组织培养过程中差异基因表达研究的DDRT-PCR体系.[方法]试验选取海岛棉体胚发育过程中的胚性愈伤组织,无菌苗下胚轴为对照.对引物浓度、dNTP浓度、酶浓度和退火温度等影响差异显示PCR的关键因素进行单因素优化实验.[结果]确定了海岛棉组织培养差异显示PCR体系为(10 μL):cDNA 2 μL;dNTP 200 μmol/L;上游引物0.4 μL(10 μM),下游引物0.5 μL(10 μM);Taq酶0.5 U,Buffer1.0 μL.前5个循环退火温度为50℃,后30个循环退火温度为57.1℃.[结论]用该体系扩增,PCR产物特异性高,条带清晰,背景污染少.     

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.     

太空诱变创制优异海岛棉资源

[目的]利用“实践8号”返回式育种卫星搭载海岛棉B-3029种子,通过太空综合环境因素诱发种子的基因变异,创制新的海岛棉种质资源.[方法]经过在田间对材料的生物学性状和农艺性状观察研究,结合棉纤维品质检测,筛选高产、优质、抗病的新品系.[结果]获得5个海岛棉新品系3702、3706、3710、3715和3721,同时获得10余份衣分大于35;,铃重大于3.5g,纤维长度大于38 mm,断裂比强度大于50 cN/tex的新种质材料.[结论]空间诱变育种可以较大程度提高育种效率.     

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.     

海岛棉丛生芽的诱导及再生

[目的]探索最佳海岛棉丛生芽诱导及再生的激素组合,为海岛棉的遗传转化奠定基础.[方法]以海岛棉品种新海13号、新海14号和新海16号的茎尖为材料,研究不同激素浓度和激素配比对海岛棉茎尖丛生芽诱导和生根的影响.[结果]在MSB培养基中添加1.0 mg/L的6-BA时,丛生芽生长状况最好,平均丛生芽率最高,为41;;在1/2 MSB培养基中添加浓度为0.3 mg/L的NAA和3.0 mg/L的IBA,平均生根率达到60;.[结论]不同品种海岛棉丛生芽的诱导存在一定差异,但均可获得再生植株.     

海岛棉枯萎病抗性遗传规律及分子标记的初步筛选

[目的]研究海岛棉枯萎病抗性遗传规律,并对与枯萎病抗性基因连锁的分子标记进行初步筛选.[方法]以高产、优质、高感枯萎病的海岛棉品种新海21号为母本、高抗枯萎病的海岛棉品系HK237为父本,构建了P_1、P_2、F_1、F_2、F_(2:3)家系、BC_1六个世代群体.在苗期于温室中用人工接菌法对各个世代群体的枯萎病抗性鉴定.[结果]采用BSA法对2 000对SSR引物进行筛选,共获得5对在亲本及抗、感DNA池表现多态性的引物.根据多态性标记对F_2群体基因型鉴定结果结合抗病性表现,利用Mapmaker/Exp(Version3.0b)统计分析软件进行遗传连锁分析.结果表明,标记NAU3240与海岛棉枯萎病抗性位点之间紧密连锁.[结论]海岛棉HK237对枯萎病的抗性遗传受显性单基因控制,表现为质量性状的遗传规律.     

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.     

海岛棉GbPR10基因的克隆及其抗枯萎病表达分析

【目的】为棉花抗枯萎病分子育种的基因来源提供依据。【方法】根据前期转录组测序和抗病表达数据,从棉花EST数据库中筛选出抗枯萎病有关的基因(登录号为CD486053)序列,在NCBI搜索与该基因同源性为94%的海岛棉抗病相关PR10基因(登录号为AY588276)并设计引物,从枯萎病接菌的抗病海岛棉材料“06-146”克隆一个海岛棉同源基因,命名为GbPR10基因。进行生物信息学和在枯萎病菌、乙烯、水杨酸处理下基因表达量分析。【结果】GbPR10基因有480 bp的ORF序列,编码159个氨基酸。该蛋白序列中具有PR10蛋白特有的Bet-v1结构域和改变的甘氨酸环P-Loop(GXGGXG)。蛋白质序列同源比对表明该蛋白与其他生物PR10蛋白有较高的一致性。亚细胞定位预测表明GbPR10分布于细胞质。qRT-PCR表达分析表明,GbPR10基因在不同抗病海岛棉品种的不同组织上表达量不均匀而较高于感病海岛棉品种;在乙烯和水杨酸处理的1对抗/感海岛棉根系中,抗病品种出现先上调后下调趋势,感病材料后期诱导表达,抗病品种的表达量几乎高于感病品种。【结论】GbPR10基因在海岛棉抗枯萎病信号途径中起重要作用。     

施磷对棉花磷素积累、分配、利用及产量的影响

【目的】 研究不同磷肥用量对海岛棉和陆地棉2个栽培种各主要生育阶段磷养分吸收、积累和分配规律,分析棉花对磷素营养的利用特性和磷肥效应。【方法】 通过田间小区试验,在氮钾用量相同情况下,设置4个不同磷肥用量处理。【结果】 2个棉花栽培种全生育过程的磷积累趋势相似,磷积累量随增施磷肥用量而增加,吐絮成熟期,生殖器官的磷积累量远大于营养器官。从各生育期磷的积累量看,陆地棉对磷的吸收量要明显大于海岛棉。施磷对棉花增产,主要是增加了棉花单株铃数。海岛棉和陆地棉P₂处理分别比P₀处理增产11.16%和16%。由磷肥效应方程:海岛棉推荐施P₂O₅量为118.6 kg/hm²,陆地棉推荐施P₂O₅量为80 kg/hm²。海岛棉100 kg皮棉需要吸收P₂O₅平均为3.7 kg,陆地棉100 kg皮棉需要吸收P₂O₅平均为4.21 kg。【结论】 施磷可以增加棉花对磷的吸收和积累,合理施用磷肥可以显著增加棉花产量。陆地棉磷的农学利用率、表观利用率和偏生产力都高于海岛棉,陆地棉较海岛棉对磷肥的吸收能力更强。     

利用基因芯片分析比较Giza75和SG747纤维发育差异表达基因

【目的】 利用适应性广、产量高的陆地棉和纤维品质优异的海岛棉进行高通量基因芯片比较分析,筛选和鉴定棉纤维发育相关的关键基因。【方法】 以SG747(Gossypium hirsutum L.)和Giza75(Gossypium barbadense L.)为材料,利用Affymetrix公司的棉花寡聚核苷酸基因芯片对其开花后10 d(10 days after anthesis, 10 DPA)的棉纤维进行表达谱分析。【结果】 材料Giza75和SG747共筛选到3 905个差异表达基因,其中功能预测基因占比17.80%,翻译、核糖体结构相关基因占比16.82%,翻译后修饰占比14.32%。Gra.2198.1.A1_at正向调控棉纤维发育过程,Gra.85.1.S1_at、Ghi.249.1.A1_at和Ghi.8448.1.S1_x_at负向调控棉纤维发育过程,可能参与了棉纤维发育过程。【结论】 利用陆地棉和海岛棉基因芯片并结合qRT-PCR筛选和鉴定到4个纤维发育相关的关键候选基因。     

陆地棉细胞色素P450超家族基因GhCYP85 A2-1的克隆与功能分析

[目的]研究细胞色素P450超家族CYP85A亚家族基因在棉花株高发育中的生物学功能,为陆地棉株高分子育种提供理论依据和基因资源.[方法]采用同源克隆方法,从陆地棉中克隆CYP85A家族基因GhC-YP85A2-1,利用烟草脆裂病毒(Tobacco rattle virus,TRV)诱导的基因沉默技术(Virus-in...     

双尾新小绥螨对土耳其斯坦叶螨控制效果评价

【目的】 双尾新小绥螨是一种新疆本地的捕食螨,研究其对土耳其斯坦叶螨三种螨态(卵、幼螨及若螨)捕食偏好性和田间控害效果。【方法】 采用室内试验及田间不同益害比释放双尾新小绥螨,评价该捕食螨对新疆棉田土耳其斯坦叶螨的控制效果。【结果】 双尾新小绥螨对土耳其斯坦叶螨三种螨态取食具有选择性,土耳其斯坦叶螨的幼若螨是双尾新小绥螨偏好虫态。在田间释放双尾新小绥螨,可有效抑制土耳其斯坦叶螨的卵、幼虫、若虫以及整个种群数量增长;不同益害比释放捕食螨时,1∶5和1∶10的控效较好,1∶20释放捕食螨效果较差。【结论】 双尾新小绥螨可作为一种优良新疆本地天敌,应用双尾新小绥螨在棉田对土耳其斯坦叶螨进行生物防治时,推荐最佳释放比例1∶10。     

薰衣草DXS基因的克隆、表达分析及原核表达

【目的】 研究拟克隆薰衣草DXS基因,并分析其表达,为揭示该基因在调控薰衣草萜类物质合成中的分子机理提供研究基础。【方法】 以薰衣草杂花为试材,同源克隆薰衣草DXS基因,进行基因序列分析、表达量比较和原核表达。【结果】 (1)薰衣草DXS基因开放阅读框长为2 181 bp,编码由726个氨基酸组成的蛋白质序列;薰衣草DXS蛋白等电点为6.57,分子量约为78.39 KDa,具有高度的保守性,与狭叶薰衣草、冬凌草、毛喉鞘蕊花的DXS蛋白亲缘关系相近;(2)DXS基因在杂花花器官的衰败期表达量最高,在法国蓝花器官的盛开期表达量最高,DXS基因在杂花花器官五个不同发育时期的表达量均高于法国蓝;DXS基因在杂花花萼中表达量最高,在法国蓝雄蕊中表达量最高,DXS基因在杂花花器官5个不同组织表达量均高于法国蓝(雌蕊、雄蕊除外);(3)在37℃、IPTG 0.8 mM条件下诱导4 h后,DXS蛋白表达量最大。【结论】 DXS基因表达量与薰衣草精油产量存在正相关关系。     

滴施硅肥对棉花生长发育和产量品质的影响

【目的】 研究施用硅肥对棉花生长发育、产量以及纤维品质的影响,为棉花提质增效提供理论依据。【方法】 分别在棉花蕾期和开花期滴施硅肥,每隔10 d调查棉花的生长发育情况,吐絮期测产调查,取样考种,纤维检测,分析施用硅肥与对照(CK)棉田在生长发育、产量和纤维品质方面的差异。【结果】 滴施硅肥处理的株高低于对照;现蕾速度、蕾转化为铃的速度和数量、果枝生长速度和数量高于对照。滴施硅肥的棉花各产量性状均优于对照。除单铃重略有增加,差异不显著外(P＞0.05),滴施硅肥的棉花单株铃数、衣分、籽棉产量、皮棉产量与对照均达到显著性差异(P＞0.05)。纤维上半部长度和伸长率有较小水平的提高,断裂比强度、马克隆值和整齐度有所降低,差异不显著。【结论】 硅肥可以加快棉花生长发育的速度、提高棉花的产量和品质。     

田埂碱蓬带对棉田多异瓢虫种群发生的调控作用

【目的】 分析田埂碱蓬带对棉田多异瓢虫种群发生的影响,为合理利用非棉田生境实施棉蚜的生态治理提供科学依据。【方法】 采用田间种群系统调查和天敌控害功能罩笼评价。【结果】 田埂碱蓬带是棉田多异瓢虫的重要来源;有碱蓬带的棉田中多异瓢虫种群密度、多异瓢虫与棉蚜的益害比均高于没有碱蓬带的对照棉田,其中多异瓢虫平均密度是对照棉田的1.9倍、益害比是对照棉田的8.8倍;利用罩笼进行天敌隔离处理,第7和14 d处理组(封闭罩笼)棉花上棉蚜种群增长率均显著高于开放罩笼的对照组;有碱蓬带的棉田中捕食性天敌对棉蚜的控害指数显著高于对照棉田。【结论】 棉田田埂碱蓬带能有效增加棉田中多异瓢虫种群密度并提高益害比,对控制棉田棉蚜发生发挥着重要作用。碱蓬在天敌保育与控害中有重要作用,棉田周边予以留种。     

褐飞虱一个新的海藻糖合成酶基因的特性、 发育表达及RNAi效果分析

背景 昆虫海藻糖合成酶基因是昆虫海藻糖合成的主要基因,大多数昆虫中只拥有一个海藻糖-6-磷酸合成酶（trehalose-6-phosphate synthase,TPS）基因,部分昆虫存在一个海藻糖-6-磷酸酯酶（trehalose-6-phosphate phosphatase,TPP）基因。前期研究发现褐飞虱（Nilaparvata lugens）中拥有两个TPS,对其功能研究发现TPS不仅能够调控海藻糖代谢,还可介导海藻糖酶调控几丁质合成与降解途径,控制昆虫的蜕皮过程。目的 通过对褐飞虱转录组测序分析获得了一个新的TPS,检测该基因在褐飞虱不同发育阶段的表达情况,探究该基因的功能与前期发现的两个TPS的区别。方法 对获得的新TPS基因序列采用克隆技术获得全长cDNA序列,经验证正确后,对其蛋白的一级、二级、三级结构及与其他昆虫的TPS进行比对分析,最后采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术测定3个不同TPS在褐飞虱不同发育阶段的表达,并采用RNA干扰（RNAi）技术抑制TPS3的表达。结果 在前期研究的基础上,克隆出一个新的TPS,并命名为TPS3。TPS3开放阅读框长度为2 352 bp,编码783个氨基酸,预测蛋白分子量为88.9 kD,等电点为5.47,具有亲水性结构。生物信息学分析表明,褐飞虱3个TPS蛋白具有较高的同源性,都具有TPS和TPP两个保守结构域及其他特征序列,并且α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲所占的比例较为接近。褐飞虱不同发育阶段3条TPS的相对表达量不同,TPS1的相对表达量从4龄0 h开始逐渐上升,至成虫阶段达到最高,TPS2的相对表达量从4龄末期开始明显上升且在整个5龄阶段都有较高的表达,TPS3的相对表达量在5龄末期和成虫初期较高。单独干扰褐飞虱TPS3 48 h后被干扰基因的相对表达量下降,dsTPS3能有效抑制TPS3的表达。结论 在褐飞虱中发现一个新的TPS（TPS3）,其与褐飞虱中已经报道的TPS1和TPS2具有较高的同源性。不同发育阶段表达结果表明,3个TPS在发育过程中行使的功能不同。RNAi能够有效抑制TPS3的表达并导致褐飞虱蜕皮障碍和翅发育畸形。     

越橘VcNAC072克隆及其促进花青素积累的功能分析

目的 分离越橘VcNAC072（NAM,ATAF1/2,CUC2）转录因子,分析其表达模式并探讨其在调控花青素合成过程中的功能,为进一步研究越橘花青素积累的调控机理提供理论基础。方法 以‘公爵’越橘（Vaccinium corymbosum ‘Duke’）为试材,克隆VcNAC072。通过农杆菌介导法获得转基因拟南芥,比较转基因和野生型拟南芥花青素积累的差异。利用酵母单杂交和瞬时表达试验,分析VcNAC072对MYB转录因子AtPAP1的转录调控。结果 克隆获得越橘VcNAC072,该基因CDS为1 032 bp,编码含有343个氨基酸的蛋白质,含有1个保守的NAC结构域。表达分析显示,该基因在不同发育阶段的果实中均可表达,但表达差异明显,在粉色和蓝色果实中表达量较高,在绿色果实中表达量最低。随着VcNAC072表达的升高,果实中花青素含量呈递增的趋势。分析AtPAP1启动子序列,发现其序列中包含NAC转录因子的结合位点。酵母单杂交和烟草瞬时表达试验结果表明,VcNAC072可与AtPAP1的启动子相互作用,并激活其表达。在野生型拟南芥中异位表达VcNAC072,其种子中花青素积累量显著高于野生型。结论 推测VcNAC072在越橘果实中正向调节花青素的积累。