棉纤维次生壁增厚相关基因的cDNA克隆与分析

以陆地棉品种"徐州142"植株开花后14、18、24、30 d的棉纤维和胚珠离体培养12 d、并分别在添加0(对照)和100 μmol·L-1ABA的培养基中继代培养5 h的棉纤维为材料,用mRNA差异显示技术分析其基因表达差异.回收到20条差异条带.利用反向Northern杂交鉴别和分析阳性差异条带,结果表明:PG39-4在次生壁开始增厚以后表达,又被ABA诱导     

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...     

棉花胚珠与纤维蛋白质的两种提取方法比较研究

分别用三氯乙酸—丙酮沉淀和苯酚抽提两种方法,提取棉花胚珠和纤维总蛋白质,发现用三氯乙酸—丙酮沉淀法提取得到的蛋白质,获得率为2.3 mg.g-1,双向电泳后,用胶体考马斯亮蓝染色法染色后检测的蛋白质点数极少;银染色后,发现蛋白质点数没有明显的增加。而用苯酚抽提法得到的蛋白质获得率达到10.4 mg.g-1,是三氯乙酸-丙酮沉淀法的5倍,双向电泳后,用胶体考马斯亮蓝染色法染色后检测的蛋白质点数可以达到923个;银染色,可以检测到1061个蛋白质点。等电点pI从pH 3~10都有分布,但是集中在pH 4.3~8.6。结果表明:酚抽提法具有获得蛋白质种类更多、pI分布范围较宽,蛋白质容易溶解等优点,而且该方法操作简便,是适用于棉花胚珠和纤维的蛋白质组学研究的理想方法。     

棉花纤维发育的分子研究进展

棉花纤维的发育经历起始期、伸长期(初生壁形成)、次生壁形成期和成熟期四个时期，大量研究表明在棉花纤维发育的各个阶段均有大量的基因参与调控棉花纤维起始细胞突起，棉花纤维细胞的伸长及次生壁的形成等过程。本文综述了棉花纤维发育过程中在分子水平上的一些研究进展。     

棉花叶片蛋白质组双向电泳技术的优化

 以棉花叶片为材料,针对试材中含有大量色素、酚、醌等干扰物质的问题,从蛋白提取方法、裂解液成分、上样量等方面对棉花叶片蛋白质组双向电泳技术进行优化。结果表明：采用改良的TCA/丙酮法提取棉花叶片总蛋白,含有7 mol·L^-1尿素、2 mol·L^-1硫脲、4% CHAPS、80 mmol·L^-1 DTT、1 mmol·L^-1 PMSF、0.3%载体两性电解质的裂解缓冲液,上样量为600 μg,采用pH 4～7、24 cm的IPG胶条进行双向电泳时,2-DE图谱的蛋白点分布均匀、清晰且重复性好。本体系为开展棉花蛋白质组学研究奠定了技术基础。     

黄萎病菌胁迫条件下棉花叶片的蛋白质组分析

以陆地棉低酚棉品种豫无620为材料,在接种黄萎病菌后24 h、48 h和72 h提取叶片蛋白质,采用双向电泳技术研究棉花在黄萎病菌胁迫条件下叶片蛋白质组的变化.结果表明,棉苗在黄萎病菌胁迫下,24 h、48 h和72 h三个时间的叶片蛋白质图谱与未接种对照组均存在显著差异,病菌胁迫下的棉苗叶片被诱导产生大量新的蛋白质,而且在三个时间均出现了DB1、DB2和DB3差异蛋白点.通过MALDI-TOF-MS分析和数据库检索,发现DB1、DB2和DB3分别与DEAD/H box RNA helicase、丝氨酸蛋白酶抑制剂和ODR-3蛋白具有70%、42%和85%的同源性,推测这些蛋白可能在棉花对黄萎病的抗性反应中发挥作用.     

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。     

黄萎病菌侵染对感病棉花品种叶片蛋白质组的影响

为进一步探索黄萎病菌与棉花的相互作用,以感黄萎病棉花品种冀棉11为实验材料,在接种大丽轮枝菌V991 3 d后提取叶片蛋白,运用双向电泳和质谱分析技术研究黄萎病菌侵染后叶片蛋白质组学的变化。分析发现,与对照相比差异表达量在2倍以上的蛋白点有22个,其中上调表达的蛋白点10个,下调表达的蛋白点12个。质谱鉴定发现,上调表达的蛋白包括ATP合成酶β亚基,Ru Bis CO活化酶1,Ru Bis CO活化酶α2以及果糖-1,6-二磷酸醛缩酶,下调表达的蛋白包括质体叶绿素AB结合蛋白,核酮糖二磷酸羧化酶大链以及核酮糖二磷酸羧化酶小链。分别对下调表达的蛋白rubisco小亚基基因(RBCS)和叶绿素AB结合蛋白基因(cab)、上调表达的蛋白Ru Bis CO活化酶1基因(RCA1)进行荧光定量PCR,发现接种黄萎病菌后3个基因在m RNA水平与蛋白水平上的变化是一致的。通过分析推测,黄萎病菌通过与参与光合能量代谢的蛋白相互作用,破坏植物的光合作用,近而引起棉花叶片的萎蔫与凋零。     

超短纤维突变体纤维内源激素及其相关酶在纤维伸长期的变化

以超短纤维突变体(Ligon lintless)及其野生型这一对遗传等基因系为材料,研究棉纤维伸长与内源激素含量及其相关酶活性的关系.结果表明,在野生型纤维快速伸长阶段,突变体却表现为:纤维中GA3初期的低含量、IAA的峰值出现时间推迟(迟6d)且明显低于野生型、ABA含量的快速降低时期出现迟(迟3d)且短(短6d)以...     

次生壁加厚过程中影响棉纤维素合成的 主要生理机制

笔者结合国内外对于棉纤维发育过程中纤维细胞内部生理生化反应的最新研究成果,依据棉花纤维比强度形成机制,综述了棉纤维比强度形成的关键时期次生壁加厚期,纤维素生物合成的物质变化、参与调控其合成的酶系（纤维素合成酶,蔗糖合成酶,β-1,3-葡聚糖合酶,β-1,3-葡聚糖酶,吲哚乙酸氧化酶和过氧化物酶）及影响合成的主要因素（基因型,温度,激素）等方面的研究进展。为探索改善棉纤维比强度的生理调控途径和培育高纤维强度的棉花品种提供了理论依据。     

Transcriptome Profiling and Biochemical Studies Reveal New Mechanisms for Cotton Fiber Cell Elongation

Cotton is the world＇s most important natural textile fiber, and is practiced on about 2.5% of arable land that supported the life of about 100 million family units. Each cotton fiber, about 25 000 per seed, is a single, phenomenally elongate, epidermal cell of the cotton seed. Biologically, cotton fiber is an excellent model system for plant cell elongation and cell wall and cellulose biosynthesis （Qin et al., 2005; 2007; Xu et al., 2007）. The fiber is composed of nearly pure cellulose, which is also the largest component of plan（biomass （Lu et al., 2002）. Here, through sequencing of a cotton fiber eDNA library and subsequent microarray analysis, we found that ethylene biosynthesis is one of the most significantly up regulated biochemical pathway during the fiber elongation period. ACO1-3 genes responsible for ACC （1-aminocyclopropane-l-carboxylic acid） oxidation and ethylene production were expressed at significantly higher levels during this growth stage. The amount of ethylene released from cultured ovules correlated with ACO expression and the rate of fiber growth. Exogenously applied ethylene promoted robust fiber cell expansion,     

棉花季节桃加厚发育生理特性的差异及与纤维比强度的关系

选用3类棉纤维比强度差异明显的4个棉花品种, 研究棉花伏前桃、伏桃、早秋桃和晚秋桃纤维加厚发育过程中主要生理特征的差异及与纤维比强度的关系。结果表明, 棉花季节桃纤维加厚发育过程中物质转化特征和相关酶活性存在较大差异, 最终导致纤维比强度差异的形成, 且季节桃间的差异在各类品种内表现一致。伏前桃和伏桃纤维加厚发育处于较为适宜的温度条件(铃龄10~50 d日均温26.0~28.5℃)和棉株生理年龄(3~9果枝)下, 纤维素合成相关酶活性越高, 相关物质转化越多, 纤维素快增持续期长, 纤维素累积速率平缓, 越利于高强纤维的形成。早秋桃纤维发育后期温度条件较伏前桃差且棉株开始衰老, 但其纤维合成相关物质转化率高, 纤维素累积特征优于伏前桃, 最终纤维强度高于伏前桃; 随着铃龄10~50 d日均温降至20℃以下和棉株进一步的衰老(16果枝以上), 晚秋桃纤维素快速累积期延长, 相关物质转化率降低, 纤维累积速率过慢, 纤维细胞发育迟缓, 造成最终纤维比强度较低。     

棉纤维加厚发育生理特性的基因型差异及对纤维比强度的影响

选择3类棉纤维比强度差异明显的品种,于2004—2005年在江苏南京（长江流域下游棉区）研究棉纤维加厚发育过程中主要生理特性的基因型差异及对纤维比强度的影响,为探索改善棉纤维比强度的生理调控途径提供理论依据。结果表明,高纤维比强度基因型（科棉1号）棉纤维中可溶性糖转化多,进入纤维次生壁加厚发育期的β-1,3-葡聚糖含量峰值高,纤维素合成关键酶（蔗糖合成酶和β-1,3-葡聚糖酶）活性增强快、峰值高,纤维素累积速率平缓且快速累积期长;而较低纤维比强度基因型（苏棉15和德夏棉1号）的棉纤维加厚发育生理特征与此相反;中等棉纤维比强度基因型（美棉33B）则介于上述两者之间。与纤维素生物合成相关的物质和关键酶活性变化的基因型差异是造成纤维素累积速率及纤维比强度差异的主要生理原因之一。此外,β-1,3-葡聚糖含量的剧增可作为棉纤维进入次生壁加厚发育阶段的一个重要特征。     

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，     

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。     

棉纤维品质性状与取向参数的关系

应用ＳｐｉｎｌａｂＨＶＩ９００系统和Ｘ射线衍射强度－方位角扫描谱的多峰分离法测量了成熟棉纤维的初始模量Ｍ３．２ｍｍ隔距比强度Ｔ,２．５％跨矩长度Ｌ和微原纤螺旋角ψ微晶取向离散角α。Ｍ＝３．７３－０．０４ψ－０．０６α（Ｎ／ｔｅｘ）复相关关系ｒ＝０．７６２,Ｔ＝５８．０８－０．３０ψ－１．３３α（ｇｆ／ｔｅｘ）ｒ＝０．８７６,Ｌ＝６３．２３＋０．５７ψ－１．８８α（ｍｍ）ｒ＝０．９０５。     

棉花纤维发育过程中细胞壁超分子结构的变化及与纤维强度的关系

对棉纤维发育的动态分析表明，海岛棉与高纤维强度的陆地棉，可在纤维发育前期形成大晶粒与高取向，缓慢沉积纤维素，形成高结晶。其纤维素沉积与超分子结构变化的配合性较好，能充分利用全铃期沉积的纤维素形成高强纤维结构。