棉纤维发育相关基因GhCHS、GhCPI的克隆与鉴定

  以陆地棉李氏超短纤维突变体Li₁li₁自交后代野生型li₁li₁和超短纤维突变体Li₁li₁开花后4 d的胚珠纤维的复合体的RNA为探针,通过基因芯片的方法筛选优质材料7235棉纤维伸长、次生壁加厚不同发育时期混合cDNA文库,分离出两个在两种材料中差异表达的cDNA序列,分别命名为GhCHS（GenBank登录号：EF643506）和GhCPI（GenBank登录号：EF643507）。RT-PCR分析表明：开花后4 d,GhCHS,GhCPI在陆地棉李氏野生型li₁li₁纤维中的表达量低于超短纤维突变体Li₁li₁。Southern杂交结果表明两个基因在陆地棉基因组中都存在两个拷贝     

显性无腺体与隐性无腺体陆地棉品种间杂种二代利用研究

利用４个隐性低酚棉品系为母本，５个显性无腺体品系为父本，按不完全双列杂交（ＮＣⅡ）设计配制２０个组合，利用亲本、Ｆ１和Ｆ２材料采用ＡＤＡＡ模型研究表明，衣分以加性效应为主，其余产量及产量构成因素以显性遗传效应为主。子棉产量和铃重有较低的上位遗传效应。纤维品质性状中，绒长与整齐度以显性遗传效应为主，绒长还存在少量上位效应；比强度与伸长率仅存在显著的加性遗传效应，麦克隆值以加性遗传效应为主。Ｆ１皮棉产量、第一次收花率、单株铃数、铃重和衣分的群体超亲优势平均值分别为：２７．９％、１８．７％、１６．２％、９．７％和１％，Ｆ２分别为：１０．８％、５．１％、４．５％、４．６％和－１．２％。Ｆ１绒长的群体平均优势为２．５％，比强度和伸长率为－１．８和０．８％，麦克隆值和整齐度分别为－０．２％和－２．７％。Ｆ２绒长略呈下降趋势，比强度、伸长率和麦克隆值Ｆ２与Ｆ１相近，整齐度Ｆ２略优于Ｆ１。表明了显性无腺体基因的杂种优势利用前景广阔。     

利用CTAB/酸酚法提取棉花组织总RNA

通过借鉴植物DNA的CTAB提取方法,结合总RNA的LiCl沉淀法,摸索出一套适合于棉花组织总RNA提取和纯化的技术—CTAB 酸酚法。该方法与异硫氰酸胍法或冷酚法等相比具有更简便、得到的棉花组织总RNA完整性好和纯度高等优点。     

陆地棉Li1纯合显性不致死重组体的遗传分析

极短纤维突变体Li₁自国外引入本实验室后,出现了纯合致死现象。而在杂交组合(Li₁×XZ142 FLM)的后代中意外发现了一些Li₁基因纯合的突变体株系,其自交后代均为极短纤维。这种Li₁基因显性纯合不致死突变体被命名为Li-R重组体。本实验利用Li-R重组体分别与TM-1、海7124及突变体Li₁新组配了3个F₂群体,对Li-R重组体进行遗传分析。组合Li-R×XZ142 FLM、Li-R×TM-1、Li-R×海7124及Li-R×Li₁的F₂后代的分离结果均表明, Li-R重组体的纯合显性不致死表型是由2对基因控制的,一个是显性基因Li₁,另一个是来自XZ142 FLM的隐性基因li_a。其中的li_a基因是本实验室新提出的一个基因。因而Li-R的基因型就是li_ali_aLi₁Li₁;并由此推断,Li₁纯合致死突变体的基因型是Li_aLi_aLi₁Li₁,XZ142 FLM的基因型为li_ali_ali₁li₁,1929年发现的Li₁显性杂合突变体的基因型为Li_aLi_aLi₁li₁。利用(Li-R×TM-1)F_2:3进一步分析Li-R中的新基因li_a的等位性,发现li_a与控制纤维起始发育的基因li₃、n₂均不等位。新基因li_a的提出,进一步丰富了纤维发育基因资源。     

棉花阿拉伯半乳糖蛋白基因的克隆、表达与染色体定位分析

陆地棉李氏超短纤维突变体(Li1li1)是显性单基因突变体,表现为茎秆、叶片卷曲,纤维短至6mm,其隐性纯合体(li1li1)则表现为株型和纤维发育都正常。对开花后10d的李氏纤维发育正常材料(li1li1)和超短纤维突变体(Li1li1)胚珠纤维混合体进行mRNA差异显示反转录PCR(DDRT-PCR)分析,获得1条在李氏纤维发育正常材料中上调表达的差异片段。进一步通过5'RACE技术获得全长为621bp的cDNA,测序及DNA序列的生物信息学分析表明该cDNA片段与拟南芥编码阿拉伯半乳糖蛋白基因AGP14有52%相似性,故命名为GhAGP。表达特征分析表明,该基因在陆地棉根、茎、叶和纤维中组成性表达,在棉纤维中优势表达。基因组序列分析显示,该基因在二倍体棉种非洲棉和雷蒙德氏棉中各有1个拷贝,在四倍体棉种陆地棉TM-1和海岛棉海7124中分别存在2个拷贝,表明A、D亚组中各有1个拷贝。利用本实验室陆地棉遗传标准系TM-1和海岛棉海7124培育的含140个单株的BC1作图群体,将GhAGP基因的2个拷贝分别定位在四倍体棉花部分同源转化群染色体6和染色体25上。     

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1115bp,其开放读码框长度为771bp,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1d,开花后8d和11d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。     

芝麻核雄性不育系ms86-1小孢子败育过程的超微结构

运用透射电子显微镜对芝麻核雄性不育系ms86-1的可育和不育花药进行了超微结构的比较观察。根据小孢子的细胞学形态特征,将芝麻花粉发育过程划分为小孢子母细胞形成期、减数分裂期、四分体期、单核小孢子早期、单核小孢子中期、单核小孢子晚期、花粉成熟期7个时期。对比观察表明芝麻核雄性不育的败育迹象起始于小孢子母细胞形成期,并伴随着进一步发育,败育现象逐渐明显,小孢子母细胞形成期小孢子母细胞壁形状不规则;减数分裂期小孢子母细胞壁严重扭曲变形,质膜外缺少早期外壁成分--原基粒棒;四分体期胼胝质壁外沉积物异常,呈绒毛状;四分体解体后形成畸形小孢子,孢子外壁不健全,绒毡层异常肥厚、降解延迟,释放极少量的畸形乌氏体;随后小孢子愈发皱缩,胞质凝集,内含物减少并逐渐凝聚成一团电子致密物质,最终走向完全败育。本研究揭示了不育小孢子的败育过程和败育特征,为深入研究芝麻核雄性不育败育机理奠定了基础。     

陆地棉显性无腺体品系杂种优势及配合力研究

以７个显性无腺体陆地棉品系和４个常规品种（系）为材料，按ＮＣＩ设计，对２８个组合的杂种Ｆ１进行了分析。结果表明。杂种Ｆ１具有明显的优势，２８个组合所研究的１５个性状中全部具有中亲优势，６个性状具有高亲优势，４个性状具有竞争优势；配合力分析的１１个性状中，株高、衣分、纤维长度和麦克隆值主要受基因加性效应控制，而子棉产量、皮棉产量、单株铃数、铃重和子指等性状同时受基因加性和非加性效应作用，显无０７３是丰产的显性无腺体品系，而显无２６０是较好的优良品系，组合显无０７３Ｘ泗棉２号在重要性上表现较好。     

利用棉花海陆种间染色体片段导入系剖析光合色素含量的遗传基础

光合作用是棉花产量和品质的基础, 而光合色素在光能的吸收、传递和转换中起着重要作用。利用海陆棉种间连续回交和标记辅助选择培育的染色体片段导入系群体, 对棉花叶片中光合色素含量进行了QTL定位研究。通过软件QTLIciMapping 3.0, 检测到LOD>3.0的影响叶绿素a含量、叶绿素b含量、类胡萝卜素含量、叶绿素a/b值和叶绿素总含量等5个性状的44个QTL, 其中15个在2年中都被检测到。44个QTL主要分布在A1(chr.1)、A8(chr.8)、A9(chr.9)、A11(chr.11)、A13(chr.13)、D1(chr.15)、D3(chr.17)、D5(chr.19)、D6(chr.25)、D7(chr.16)、D8(chr.24)、D9(chr.23)、D10(chr.20)、D11(chr.21)和D12(chr.26)等15条染色体上, 可解释1.25%~5.59%的表型变异。发现SSR标记NAU3714(chr.D1)的染色体区段上存在提高叶绿素a和b含量、叶绿素总含量和类胡萝卜素含量等4性状的QTL, 结合修饰回交育种技术开展棉花的高光效育种可能带来棉花产量育种上的突破。     

一个陆地棉半胱氨酸蛋白酶全长cDNA的克隆及其序列特征分析

植物体内的半胱氨酸蛋白酶（CP）在一系列重要的生理代谢途径中发挥作用,在种子萌发过程中它们与许多贮藏蛋白的降解有关[1],它们可能催化大多数蛋白前体向成熟蛋白转化过程中的翻译后加工过程[2,3],从而为幼苗的生长发育提供营养物质;……