棉花BZR基因家族的全基因组鉴定及表达分析

【目的】油菜素唑抗性因子(Brassinazole resistant transcription factor,BZR)是植物油菜素内酯(Brassinosteroid,BR)信号通路中的1类重要转录因子,通过调控相关基因的表达,参与植物生长发育过程。本研究旨在探索棉花中BZR基因的数量及其功能。【方法】利用生物信息学方法,对雷蒙德氏棉、亚洲棉和陆地棉中的BZR基因进行全基因组鉴定及表达模式分析。【结果】雷蒙德氏棉、亚洲棉和陆地棉中分别有7、7和14个BZR基因;通过序列特征分析和系统发育分析可将棉花BZR基因分为2组(a组和b组)。内含子/外显子结构分析发现:大部分BZR基因具有2个外显子,a组成员中均具有较长的内含子序列,b组成员的内含子序列较短,同组BZR成员具有相似的基因结构。基因复制分析表明:片段复制是棉花BZR基因家族扩增的主要方式,棉花BZR基因在进化过程中经历了严格的纯化选择。转录组数据分析表明:14个Gh BZR基因在陆地棉的7个组织中特异表达,大多数Gh BZR基因在茎、叶、花瓣和雌蕊中高表达;许多Gh BZR基因的表达受非生物胁迫诱导。【结论】推测Gh BZR基因可能参与棉花抗逆及纤维发育。本研究结果可为棉花BZR基因的生物学功能研究提供信息。

棉属D基因组3个野生棉种Bet v1基因鉴定及功能分析

【目的】对棉花D基因组中Bet v 1基因家族进行分析,比较其在不同抗性棉种间的表达模式差异,为深入研究Bet v 1基因在棉花抗黄萎病中的作用提供理论依据。【方法】通过生物信息学方法对D基因组中Bet v 1基因进行鉴定。通过雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii,D5)、三裂棉(G.trilobum,D8)和瑟伯氏棉(G.thurberi,D1)转录组和实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)分析Bet v 1基因在黄萎病菌处理下的表达模式。利用病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)对Bet v 1基因进行功能鉴定。【结果】[棉花D基因组中包含59个成员,其中57个基因带有内含子,分布于8条染色体上,多数为亲水性蛋白并定位于细胞质。]黄萎病菌胁迫条件下3个野生棉种的Bet v 1基因表达量与其抗病水平一致。将不同表达水平的基因分为3组,其中第3组基因响应黄萎病菌侵染并在抗病棉种瑟伯氏棉中高表达,表明该组基因可能与黄萎病胁迫应答反应有关。从中筛选出高水平表达的Bet v 1基因,在陆地棉中沉默相应的同源基因,棉株感病加重,揭示该基因在棉花抵御黄萎病菌侵染过程中起正调控作用。【结论】响应黄萎病菌胁迫的Bet v 1基因在棉花抗黄萎病复杂的生物过程中至关重要。本研究结果为棉花Bet v 1家族基因的深入研究提供依据,为进一步解析棉花Bet v 1基因的功能奠定基础。

不同地域海岛棉基于表型的遗传多样性研究

本研究基于13个表型特征对9个国家的208份海岛棉材料进行了遗传多样性分析。试验显示,208份海岛棉表型性状平均变异系数18.33%,平均多样性指数1.30。对不同来源海岛棉表型性状进行多重比较分析发现,伸长率和马克隆值差异不显著,铃形差异显著,其他性状差异极显著。对各性状间的相关分析发现38对性状极显著相关,12对性状显著相关。通过因子分析将表型性状简化为5个互不相关的主成分,累计贡献率达81.69%。通过聚类分析,将208份材料在阈值21.5处划分为6个类群。试验表明:海岛棉种质各性状具有广泛变异性和多样性;中国主产区海岛棉材料遗传多样性最为丰富,但产量性状较差,美洲海岛棉材料的纤维品质优势明显;表型性状的5个主成分分别为纤维品质因子、棉铃特征因子、果枝特征因子、株高因子和马克隆值因子;各类群具有明显的区域性和品质差异性。这些结果为拓宽中国海岛棉的遗传基础,提高中国海岛棉育种效率有重要参考价值。

不同国家和地区海岛棉SSR遗传多样性分析

本研究利用60对SSR引物对9个国家的299份海岛棉材料进行遗传多样性分析。试验显示,60对SSR引物在299份海岛棉材料中共检测出209个等位基因,其中多态性等位基因185个,占88.5%;Ne值在1.020~3.940之间,平均为2.220;H′值在0.056~1.385之间,平均为1.109;PIC变幅为0.020~0.746,平均0.505。利用NYSTS-pc2.20软件,采用类平均法(UPGMA)进行聚类分析,299份海岛棉种质间SSR相似系数变幅为0.206~1,平均相似系数0.756。在阈值0.69处294份海岛棉分为两类,第I类进一步可分为6个亚类,其余5份材料与其它种质遗传距离较远被单独归为一类。试验所得表明:不同海岛棉种质,大多根据来源地和品系聚为一类,且相似系数的变化幅度较大;阿根廷地区海岛棉遗传多样性最为丰富,而来自其它地区的海岛棉材料遗传距离较为狭窄。这些成果为研究海岛棉在全球的传播驯化及中国海岛棉的育种工作提供参考。