过表达拟南芥AtCIPK 23、AtAKT 1和AtCBL 1基因棉花苗期耐低钾的差异及机制研究

【目的】评价过表达拟南芥At CIPK 23、At AKT 1和At CBL 1基因棉花苗期耐低钾能力的差异,为棉花钾高效品种培育提供理论依据。【方法】通过室内水培法,测定比较了转基因棉花和中棉所24(CCRI 24)在适钾、低钾条件下苗期的长势、干物质质量、钾浓度和钾累积量等指标,并从根系形态、钾利用指数、钾转运能力和受胁迫程度等方面综合分析了其可能的生理机制。【结果】适钾条件下,转基因棉花和中棉所24长势基本一致,无显著差异。低钾胁迫时,过表达At AKT 1基因棉花幼苗总根长、根表面积和根体积约为中棉所24的3倍,整株干物质质量是中棉所24的1.66倍,具有明显的生长优势,并且钾转运能力强、钾利用指数高,受胁迫程度明显降低;而过表达拟南芥At CIPK 23和At CBL 1基因棉花幼苗的各项指标与中棉所24相当,无显著差异。【结论】在棉花中过表达拟南芥钾离子通道蛋白基因At AKT 1能显著提升棉花本身的耐低钾能力。     

一个亚洲棉MYB家族新基因的克隆及特征分析

【目的】克隆亚洲棉MYB家族的一个新基因（GaMYB2）,研究其表达模式,分析其预期编码蛋白。【方法】利用RT-PCR和RACE技术克隆亚洲棉MYB2的cDNA序列全长;应用生物信息学软件分析该基因及预期编码蛋白的特征;采用实时荧光定量PCR技术对该基因的组织特异性和PEG6000模拟干旱胁迫处理下的表达模式进行分析。【结果】从亚洲棉(Gossypium arboreum L.)中克隆了MYB家族的一个新基因MYB2,该基因全长1 117 bp,ORF全长840 bp,编码279个氨基酸,含有MYB保守域,氨基酸的BALSTP分析表明GaMYB2氨基酸序列与已报道的水稻（BAA23338.1）、小麦(AAT37168.1)等的序列有40.50%到68.20%的相似性。亚细胞定位表明该基因在细胞核中表达,实时荧光定量PCR结果表明该基因在根和花中的表达量较高,并且响应17%的PEG6000模拟干旱胁迫处理,上调表达。【结论】GaMYB2是亚洲棉MYB家族的一个新基因,并认为该基因可能在棉花调控干旱胁迫的生理适应过程中发挥重要作用。     

亚洲棉油菜素内酯合成酶基因(GaCPD2)的克隆、表达分析及功能验证

持续光形态建成与矮化基因(constitutive photomorphogenesis and dwarf,CPD)是油菜素内酯(brassinosteroids,BRs)合成中的关键限速酶,为研究棉花中CPD基因表达模式和验证其功能,采用RTPCR方法首次从亚洲棉(Gossypium arboreum L.)石系亚1号中克隆到了一个细胞色素P450单加氧化酶基因GaCPD2(GenBank登录号:KJ183066)。生物信息学分析表明,该基因CDS序列长度1 413 bp,编码470个氨基酸,理论相对分子质量53.98 kD,理论等电点9.40,主要由α-螺旋、β-折叠、延伸链和无规则卷曲组成。多序列比对结果表明,GaCPD2具有细胞色素P450保守结构域,氨基酸序列与其他已报道物种中同源基因的相似性最高为84.0%。荧光定量PCR结果表明,GaCPD2在根、茎、叶、花和纤维组织中均有表达,开花后第10天的纤维中表达量最高,是0DPA的10倍左右。克隆了GaCPD2基因启动子序列,生物信息分析表明,GaCPD2基因启动子包含大量与光响应有关的顺式作用元件以及部分胁迫应答元件,推测其可能受光调控,参与胁迫应答。构建过表达载体转化拟南芥油菜素内酯合成突变体cpd91(Columbia背景),发现转基因株系的叶片展平,株高及育性恢复至野生型,表明GaCPD2基因在BR合成中起着重要作用,为研究油菜素内酯对棉花生长发育的影响提供了基础资料,有助于揭示BR调控植物株型及产量性状的分子机理。     

棉花磷胁迫响应基因GhWRKY6克隆及功能分析

【目的】提高棉花在低磷胁迫下的抗性,挖掘棉花磷胁迫相关功能基因。【方法】用生物信息学方法分析Gh WRKY6基因的结构特征和进化关系;构建基因超表达载体转化拟南芥,分析转基因拟南芥在低磷胁迫下的抗性;利用荧光定量PCR(Real-time quantitative polymerase chain reaction, qRT-PCR)分析拟南芥中磷信号途径Marker基因表达量的变化。【结果】以陆地棉cDNA为模板克隆得到Gh WRKY6基因,生物信息学分析表明该基因序列含有一个WRKY保守结构域,是WRKY家族转录因子。在低磷胁迫下,转基因拟南芥与野生型相比,种子萌发速度、主根长度、侧根数目、生物量均低于野生型,而在正常生长条件下两者并无差别。qRT-PCR分析表明GhWRKY6能够影响关键的磷转运蛋白基因的表达。【结论】GhWRKY6作为一个负调控因子参与到植物低磷胁迫响应信号途径中。