棉花盐胁迫应答基因GhEXO70B1功能分析

【目的】为了提高棉花的耐盐性,使棉花能够适应盐碱地的生长环境,挖掘耐盐基因迫在眉睫。【方法】利用生物信息学分析了Gh EXO70B1基因的功能和结构特征;利用定量反转录-聚合酶链式反应(Quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction,qRT-PCR)分析该基因在不同部位的表达量和盐胁迫下根、茎、叶的表达情况;利用病毒诱导基因沉默技术(Virus-induced gene silencing,VIGS)对该基因进行沉默并进行功能验证,并通过台盼蓝染色观察和生化指标测定综合分析了受胁迫的程度及其可能的生理机制。【结果】本研究从陆地棉中分离了1个新的介导自噬的基因Gh EXO70B1,生物信息学分析表明该基因编码产物含有1个保守的EXO70结构域,不具有跨膜结构,为非分泌蛋白,进化中功能高度保守。qRT-PCR表明该基因在各个组织部位中均有表达,其中根和茎中表达量较高,盐胁迫处理诱导其上调表达。利用VIGS成功沉默GhEXO70B1的表达,基因沉默后的棉株相较于对照更加不耐盐,出现叶片发黄、萎蔫和干枯的现象,脯氨酸含量显著降低,丙二醛含量升高,台盼蓝染色叶片着色范围较大,表明Gh EXO70B1基因沉默后应对盐胁迫的能力降低,细胞死亡的数量显著增加。【结论】陆地棉Gh EXO70B1基因与自噬相关,暗示该基因通过介导细胞自噬应对逆境胁迫。

不同红蓝配比的光质对棉花体细胞胚胎发生和植株再生的影响

【目的】设置不同的光质组合,明确不同光质对棉花体细胞胚胎发生的影响,为提高棉花体细胞胚胎发生能力和加快棉花转基因过程提供依据。【方法】分别设置不同红蓝配比的光质组合B﹕R(蓝﹕红)=1﹕1、B﹕R(蓝﹕红)=3﹕1、B﹕R(蓝﹕红)=1﹕3和DL(日光灯),将CCRI12(中棉所12)棉花下胚轴切段依次在愈伤诱导培养基上(callus induction medium,CIM)、胚性愈伤组织诱导培养基上(embryogenic callus differentiation medium,ECDM)、体细胞胚诱导培养基上(embryoid induction medium,EIM)和再生植株诱导培养基(regenerated-plantlet induced medium,RIM)上培养。统计在4种不同光质配比下,体细胞胚胎发生各个阶段对应的指标,包括愈伤增殖率(callus proliferation rate,CPR)、愈伤增殖量、胚性愈伤分化率、体细胞胚数量、生根率、下胚轴数量、再生棉花植株数量、叶绿素浓度等。【结果】与B﹕R=1﹕3和DL光质组合相比,B﹕R=1﹕1和B﹕R=3﹕1的光质组合均显著促进了愈伤的增殖率,但抑制体细胞胚长出下胚轴;与B﹕R=1﹕1和B﹕R=3﹕1相比,B﹕R=1﹕3和DL光质组合均促进胚性愈伤分化和诱导体细胞胚的产生,在诱导下胚轴生根方面,B﹕R=1﹕1组合生根率明显高于其他3种处理;B﹕R=1﹕3和B﹕R=1﹕1处理后下胚轴成苗数、植株高度和叶绿素浓度明显高于B﹕R=3﹕1和DL光质组合,B﹕R=1﹕3的促进效果最明显。【结论】明确了不同光质组合在体细胞胚胎发生各个阶段的调控作用,在体细胞胚胎发生各个阶段可以选择性地应用最优的光质组合。其中红蓝配比为B﹕R=1﹕3的光质组合在整体上能促进棉花体细胞胚胎的发生。