陆地棉基因GhMIPS1A的克隆及功能分析

【目的】对肌醇-1-磷酸合酶(myo-inositol-1-phosphate synthase,MIPS)基因GhMIPS1A进行功能分析,探究其在陆地棉纤维发育及抗逆过程中的作用。【方法】通过系统发育分析、基因结构分析、保守基序分析、荧光定量分析、烟草瞬时转化、拟南芥过表达试验、病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术等对GhMIPS1A基因进行研究。【结果】从陆地棉TM-1中克隆获得GhMIPS1A基因,通过生物信息学分析发现该基因编码蛋白中存在4个高度保守的序列,分别为GWGGNNG、LWTANTERY、NGSPQNTFVPGL和SYNHLGNNDG。亚细胞定位结果显示,GhMIPS1A蛋白位于细胞膜。在拟南芥中过表达GhMIPS1A基因可促使拟南芥根长显著增加,肌醇含量提高1倍以上。空间表达模式分析表明,GhMIPS1A基因在根、茎、叶、纤维中优势表达,且在高衣分品种新陆早18号中的表达量显著高于其在低衣分品种德字棉531中的表达量;表达模式分析表明,Gh MIPS1A基因在纤维发育早期阶段表达量较高。利用VIGS技术沉默TM-1的GhMIPS1A基因,3个株系的棉纤维密度显著降低,衣分分别降低4.48、4.93、3.95百分点,肌醇含量分别降低31.83%、32.90%、29.46%。在干旱处理或盐处理下,GhMIPS1A基因的表达量均表现出先升高后降低的趋势。【结论】GhMIPS1A在棉纤维发育中发挥积极作用,并且能够响应干旱胁迫和盐胁迫,可以为培育优质高产、耐盐耐旱的棉花新品种提供基因资源和遗传基础。