陆地棉转录因子GhNAC7的克隆及功能分析

【目的】从陆地棉中克隆GhNAC7,分析其结构和功能,研究其在棉花不同组织中以及叶片不同发育时期的表达量。并转入拟南芥进一步探究其在棉花叶片衰老过程中的作用。【方法】利用中国农业科学院棉花研究所棉花生物学国家重点实验室建立的棉花衰老叶片cDNA文库中的序列,获得1个含有NAM结构域的EST,使用Oligo6.71设计引物,重新在陆地棉叶片cDNA中进行克隆。使用Gene Structure Display Server软件分析GhNAC7结构,使用在线工具Plant CARE分析启动子序列,利用在线工具Gen Scan进行氨基酸序列翻译。同时,利用拟南芥基因组数据库(TAIR)进行序列比对,选取得分较高的NAC家族基因,使用MEGA 6.06软件和Gene Doc软件进行进化树分析和氨基酸比对。以XbaⅠ和SacⅠ为酶切位点构建35S::GhNAC7-GFP融合表达载体,分析其在洋葱表皮细胞中的瞬时表达,进行亚细胞定位。利用实时荧光定量PCR技术分析GhNAC7在棉花不同组织、不同叶片发育时期以及在200μmol·L~(-1) ABA调控下的表达量。通过构建p GhNAC7-GUS融合表达载体并转拟南芥,分析其启动子特异性。以Eco RⅠ和SalⅠ为酶切位点,利用p BI101和p BI121载体,分别构建融合表达载体并转拟南芥进行过表达分析。【结果】从陆地棉中成功克隆GhNAC7,其全长为1 064 bp,包含3个外显子,2个内含子。生物信息学分析结果表明,GhNAC7开放阅读框为834 bp,可编码277个氨基酸,其蛋白质分子量为31.35 k D,等电点为9.22。结构域分析表明其属于NAC转录因子的NAM亚家族,进化树分析显示GhNAC7与ANAC041、ANAC083同源性最高,其中,GhNAC7与ANAC083结构域位置均为17—58 aa。其启动子核心元件包含一系列与衰老、激素、胁迫相关的顺式作用元件。亚细胞定位表明其蛋白为核蛋白。组织特异性表明GhNAC7在真叶、子叶、花、花药和衰老真叶中均明显表达,其中在衰老的真叶中表达量最高。启动子特异性分析表明,其GUS活性在衰老的叶片中最强。在拟南芥中过表达该基因,转基因植株比野生型表现出明显的衰老症状。荧光定量PCR分析表明,ABA处理后6 h GhNAC7明显上调表达,并在48 h表达量达到最高,这表明ABA可调控GhNAC7表达从而调节棉花叶片衰老。【结论】GhNAC7可以促进棉花叶片衰老并受ABA的调控。     

棉花重组自交系铃重性状的QTL定位

【目的】铃重是构成棉花产量的基本因子之一。本研究旨在定位铃重QTL(Quantitative trait loci),为分析铃重遗传组成提供参考。【方法】以中棉所36和海陆渐渗系G2005组配的137个RILs (Recombinant inbred lines)家系为作图群体,利用RAD-seq(Restriction-site associated DNA sequencing)技术及SSR(Simple sequence repeat)标记,构建遗传连锁图谱,并对5个环境下的铃重进行QTL分析。【结果】构建了包含26个连锁群、6 434个标记、总长为4 071.98 cM、标记间平均距离为0.63 cM的遗传图谱。采用WinQTLCart 2.5软件的复合区间作图法进行QTL定位,共得到32个铃重QTL,分布于15条染色体,单个位点解释的表型变异率为4.46%~15.84%;qBW-A4-1、qBW-A4-2、qBW-A5-2、qBW-D9-1和qBW-D9-2能够在2个环境中检测到,解释5.07%~15.84%的表型变异率。【结论】本研究定位的主效QTL可用于分析铃重遗传机理。     

棉花果枝节间长短性状内源激素的差异以及外施激素对其影响

【目的】进行棉花果枝节间长度研究对于棉花株型的塑造具有重要意义。【方法】本研究通过对果枝节间长短不同的两个陆地棉中2549和中5081测定内源激素以及喷施不同的外源激素,探究棉花不同长度果枝节间的内源激素差异和喷施外源激素对棉花果枝节间长度的影响;同时对两个材料的果枝节间组织进行切片处理观察其细胞水平上的差异。【结果】果枝节间长的中2549内源激素IAA、GA_3和ABA的含量都明显高于果枝节间短的中5081;喷施外源激素IAA、GA_3和ABA都能使棉花果枝节间长度有一定程度的伸长;与中5081相比,中2549的果枝节间组织细胞明显较大,但细胞数量明显较少。【结论】本研究发现了不同棉花果枝节间长度材料在内源激素以及细胞水平上的差异,为棉花果枝节间长度分子机理探究奠定了基础。     

早熟抗虫棉新品种——中棉所84

中棉所84(原代号中夏杂08)是由中国农业科学院棉花研究所与生物技术研究所合作,以sGK中825为母本,以中416为父本配置杂交组合,杂交一代经产量、抗性和生化辅助育种选育而成,2008-2009年参加河南省短季杂交棉品种区域试验,2010年参加河南省短季杂交棉品种生产试验,获得在河南省的国家农业转基因生物生产应用安全证书[农基安证字(2010)第181号].     

棉花转录因子GhWRKY11的克隆及功能分析

短季棉(Gossypium hirsutum)的早熟往往伴随着早衰,挖掘和鉴定衰老相关基因对于选育早熟不早衰棉花新品种具有重要意义,而WRKY转录因子广泛参与调控植物衰老过程.本研究克隆了陆地棉WRKY转录因子GhWRKY11(GenBank accession No.JN604988),cDNA全长1 055 bp,包含1 008 bp开放阅读框(open reading frame,ORE),编码335个氨基酸,属于WRKY转录因子Ⅱd亚组.蛋白序列系统进化分析表明,GhWRKY11与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtWRKY11的相似度较高.基因结构分析表明,Gh WRKY11基因有3个外显子和2个内含子.亚细胞定位结果表明,GhWRKY11蛋白定位在洋葱(Allium cepa)表皮的细胞核.qRT-PCR结果分析表明,Gh WRKY11在盛花期的棉花叶片中优势表达,在子叶衰老过程中表达下调.赤霉素(gibberellin,GA3)处理棉花幼苗后,GhWRKY11在2、4、8和12h的表达显著(P＜0.05)或极显著(P＜0.01)上调;水杨酸(salicylic acid,SA)处理后,GhWRKY11的表达量随处理时间的增加而逐渐升高,并且在2、4、8和12h的表达极显著(P＜0.01)上调;同时,GhWRKY11可以在某些时间点被脱落酸(abscisic acid,ABA)、乙烯(ethylene,ET)、H2O2和茉莉酸(jasmonic acid,JA)诱导表达上调.GhWRKY11在受到低温(12℃)胁迫处理时表达上调,且在2、8和12h达极显著(P＜0.01);盐胁迫(200 mmol/L NaCl)处理后,GhWRKY11在2、4、8和12 h的表达显著(P＜0.05)或极显著(P＜0.01)上调;15％聚乙二醇6000(polyethylene glycol 6000,PEG6000)处理后,在12h的表达量极显著(P＜0.01)上调;损伤处理对该基因的表达没有显著影响.播种45 d后,与野生型拟南芥相比,GhWRKY11拟南芥过表达植株衰老延缓,由此推断,GhWRKY11可以延缓植株衰老,初步鉴定GhWRKY11是衰老的负调控因子.该基因的克隆和功能的初步分析为创制转基因抗早衰棉花材料提供基础资料.     

早熟、优质棉花新品种——中棉425

概述了中棉425的选育过程、特征特性,并总结了其栽培技术要点。     

陆地棉叶片叶绿素含量与SSR标记的关联分析及优异等位变异的挖掘

【目的】筛选与陆地棉叶片叶绿素含量性状相关联的分子标记,挖掘其优异等位变异及典型材料,为陆地棉分子标记辅助育种提供技术支持。【方法】在3年6个环境中,对185份陆地棉品种(系)组成的自然群体进行倒4叶叶绿素相对含量(soil and plant analyzer development,SPAD)的测定,每年分3个时期(打顶后0、10和20 d)。采用Power Marker 3.25软件计算各位点的多态性信息含量,以分析群体的遗传多样性。利用STRUCTURE 2.3.4软件计算群体结构矩阵(Q),利用TASSEL 3.0软件计算亲属关系矩阵(K),通过GLM(general linear model,Q)和MLM(mixed linear model,Q+K)2种方法,同时对SPAD与SSR标记进行关联分析。依据计算的等位位点表型效应值,挖掘优异的等位变异及典型材料。【结果】137对SSR多态性引物共扩增出355个等位变异,平均每对引物扩增到2.6个多态性位点,PIC平均值为0.67,变化范围为0.01—0.95,高度多态性引物(PIC0.5)占85%,其中PIC最高的标记为HAU2146(PIC=0.95)和NAU2083(PIC=0.93)。当(35)K取得最大值时,K=2,因此,将185份陆地棉材料划分为2个亚群。通过GLM方法共检测到22个显著性位点(P0.001),表型变异解释率为5.28%—10.85%,平均为7.24%,贡献率最高的等位变异位点是SWU0529a(R2=10.85%)和NAU998c(R2=10.48%);通过MLM方法共检测到17个显著性位点(P0.01),表型变异解释率为3.72%—8.58%,平均为4.72%,贡献率最高的等位变异位点是SWU0923b(R2=8.06%)和SWU0662d(R2=6.74%);2种方法共同检测到的显著性位点有12个,等位变异NAU998c在3个时期2种方法能同时被检测到。通过等位变异的表型效应分析,找到2个增效效应最大的等位变异(HAU3318b和SWU0987b),利用找到的等位变异对材料进行筛选,获得携带2个增效效应等位变异的材料53份,2个增效效应位点都未检测到的材料有46份,统计结果显示,在打顶后10和20 d 2个时期,53份材料的SPAD均值显著高于46份材料的SAPD均值。【结论】检测到12个与SPAD值相关的显著性位点,并挖掘到2个增效效应优异等位变异,获得携带优异等位变异的载体材料53份,获得携带2个优异等位变异的典型材料1份。     

适宜机采的棉花新品种——中棉所126

概述了中棉所126的选育过程、特征特性,并总结了其栽培技术要点。     

陆地棉早熟性、产量、纤维品质性状相关性及其遗传基础分析

为研究陆地棉早熟性、产量、纤维品质之间相互影响的分子遗传基础,以中棉所36为母本、G2005为父本构建重组自交系群体,连续6 a调查群体早熟性、产量、纤维品质相关的13个性状,分析3类性状之间的相关性,并结合QTL定位结果分析其遗传基础.结果表明,早熟性较好的材料,其铃重较低、纤维品质相对较差;纤维品质较好的材料,其产...     

早熟转基因抗虫棉品种——中棉所94A1822

概述了中棉所94A1822的选育过程、特征特性,并总结了其关键栽培技术。