一个棉花GDSL脂肪酶基因的克隆与功能分析

GDSL脂肪酶与GXSXG脂肪酶是2个重要的脂肪酶亚家族。其中,GDSL家族脂肪酶具有水解酶活性,能水解多种酯类物质。本试验根据新乡小吉无绒无絮(XinWX)和无绒有絮(XinFLM)近等基因系纤维起始期29K芯片竞争杂交结果,选择了一个在纤维起始期具有极显著表达差异的EST序列(GenBank登录号为DR458916),以该序列信息为探针,利用电子克隆方法并进行cDNA及基因组全长基因PCR扩增、测序验证,克隆获得一个陆地棉GDSL脂肪酶基因(GhGDSL;GenBank登录号为KC186125)。该基因ORF长1065bp,编码354个氨基酸,含有5个外显子和4个内含子。该基因在二倍体棉种基因组中含一个拷贝,在四倍体棉种基因组中含2个拷贝。序列比对显示该基因在四倍体棉种的2个亚组中独立进化,且D亚组比A亚组变异大。染色体定位显示该基因2个拷贝分别位于A4(Chr.4)和D4(Chr.22)染色体上。定量RT-PCR结果表明,GhGDSL在开花后3～10d的纤维组织中表达量高,其中在海7124中表达高峰在8DPA,在TM-1中表达高峰从5DPA持续到10DPA。利用[(TM-1×Hai7124)×TM-1]的BC1S1群体开展GhGDSL功能与纤维、种子品质性状关联分析,发现该基因A亚组的拷贝与种子脂肪含量存在显著相关(P=0.048);D亚组的拷贝与种子蛋白含量存在极显著相关(P=0.008)。推测GhGDSL基因功能与种子中脂肪、蛋白代谢相关,同时也参与纤维伸长过程。