干旱胁迫下不同抗旱水平陆地棉的叶片蛋白质组学比较研究

为了探讨陆地棉品种抗旱机理,以陆地棉抗旱品种‘中H177’和不抗旱品种‘中S9612’为材料,运用双向电泳结合质谱技术,分析干旱胁迫下不同陆地棉三叶期叶片蛋白质组分差异变化。结果表明:干旱胁迫下,不同陆地棉叶片蛋白表达差异较大;‘中H177’出现30个差异表达蛋白质点,‘中S9612’出现47个差异表达蛋白质点,只在‘中H177’表达差异的蛋白点11个,只在‘中S9612’表达差异的蛋白点28个,差异表达一致蛋白点8个,表达不一致蛋白点11个。质谱共鉴定出43个差异表达蛋白;功能分类分析表明,干旱胁迫蛋白参与光合作用、物质与能量代谢、抗逆相关蛋白、物质运输和活性氧清除;Rubisco活化酶和能量代谢相关蛋白ATP合成酶类表达差异最大。研究结果可以初步为陆地棉抗旱机理的探讨提供一定的理论基础。

早熟棉花品种湘棉早3号

湘棉早3号于2022年4月通过湖南省农作物品种审定委员会审定,2023年5月获得植物新品种权授权。该品种为非转基因早熟常规棉品种,2020年湖南省早熟棉生产试验中平均每666.7 m^(2)皮棉产量为93.3 kg,比对照省工棉2号增产3.9%。概述了湘棉早3号的选育经过、特征特性、适宜种植区域,并总结了其关键栽培技术。

陆地棉萌发至幼苗期抗冷性的鉴定

【目的】低温胁迫是影响棉花正常生长的重要因子之一,通过对棉花种质进行合理的抗冷性鉴定,可以为棉花的抗冷机制研究提供重要的先决条件,进而为棉花抗冷品种的选育提供一定的理论参考。【方法】利用4个抗冷性不同的陆地棉品种(系),设置0、4、10和15℃不同温度处理7 d,然后在正常条件(28℃,光照/黑暗,14 h/10 h)恢复生长7 d,筛选适合棉花萌发期进行抗冷性鉴定的低温条件;然后对4个品种(系)进行0℃低温处理1、2、3、4、5、6和7 d,恢复正常生长7 d,筛选萌发期抗冷性鉴定0℃低温处理的天数。对于芽期的抗冷性鉴定,选用抗冷性差异显著的2个陆地棉材料进行4℃低温处理0、1、2、3、4、5、6和7 d,筛选适用于芽期抗冷鉴定的低温处理的天数。将47个陆地棉材料(子叶期)进行4℃处理24 h,恢复正常生长7 d后调查冷害指数,鉴定棉花子叶期的抗冷性。采用南京建成生物工程研究所研制的试剂盒测定芽期和子叶期低温胁迫后的生化指标。【结果】通过对棉花不同时期,包括萌发期、芽期和子叶期进行不同低温胁迫条件的筛选,最终初步建立了适合棉花不同时期的抗冷性鉴定标准。0℃处理4 d,恢复正常生长7 d的相对子叶平展率可以作为萌发期的抗冷鉴定指标;4℃处理5 d,恢复正常生长的7 d的子叶平展率可以作为芽期的抗冷鉴定指标;4℃处理24 h,恢复正常生长的7 d的抗冷指数可以作为子叶期的抗冷鉴定指标。抗冷材料豫2067芽的SOD酶活和POD酶活均在低温处理前期呈上调趋势,之后下降至趋于平稳,而冷敏感材料衡棉3号芽的两种酶在低温处理前期迅速下降,然后上调后趋于平稳;2个材料芽的CAT酶活性在低温处理早期均先上升后下降,在冷处理后期抗冷材料豫2067的CAT酶活一直高于冷敏感材料衡棉3号;2个材料的可溶性蛋白含量在冷处理早期比较接近,在冷处理后期抗冷材料豫2067的可溶性蛋白含量一直高于冷敏感材料衡棉3号。4℃低温处理子叶期棉苗24 h后,抗冷材料豫2067子叶的SOD酶活力、POD酶活力、CAT酶活力均下降,而冷敏感材料衡棉3号的3种酶活力均上升,抗冷材料子叶中可溶性蛋白上升,冷敏感材料中的可溶性蛋白下降。【结论】棉花不同的生育时期应有相应的抗冷性鉴定标准,不同材料和不同生育时期的耐冷性鉴定标准具有差异性。推测棉花芽期抗冷性与酶活力有关。子叶期抗冷性与3种抗氧化酶活性差异不显著,可能与叶片中可溶性蛋白含量有关。

陆地棉遗传标准系TM-1的特性及其耐冷性

【目的】通过系统调查TM-1农艺性状及纤维品质,研究芽期和苗期的耐冷性,以及对其在低温胁迫条件下的耐冷相关基因进行实时荧光定量分析,深入挖掘其耐冷机理,为该种质利用提供理论依据。【方法】在田间,以中棉所35为对照,以人工调查方式对TM-1进行表型鉴定,依据国际校准棉花标准(HVICC)测定纤维品质,同时采用卡那霉素筛选和分子鉴定进行Bt检测。以抗冷品种豫2067和冷敏感品种衡棉3号为对照,对TM-1芽期和子叶期进行耐冷性鉴定,4℃低温处理,然后正常条件下恢复生长7 d,调查芽期相对子叶平展率及子叶期植株受胁迫后的冷害级别,计算冷害指数和耐冷指数;使用便携式叶绿素仪进行叶片活体测定,以SPAD值代表相对叶绿素含量;在三叶期进行4℃低温处理24 h,利用实时荧光定量方法进行耐冷相关基因在叶片中的表达测定。【结果】表型鉴定结果显示,TM-1叶片较大,颜色深绿,生育期较长,约135 d,霜前籽棉产量为2791.50 kg·hm^(-2),株高94.60 cm,霜前籽棉产量、株高、单株果枝数和单株结铃数均高于中棉所35,其他农艺性状与中棉所35接近,纤维品质中等水平。卡那霉素和试纸检测结果表明TM-1与中棉所35均不含Bt。芽期耐冷性鉴定结果表明,与对照处理相比,TM-1叶片的相对叶绿素含量极显著下降,株高极显著降低,低温胁迫极显著抑制了棉花下胚轴的伸长,并且抑制了叶片叶绿素的合成;低温处理后,TM-1的主根受到了伤害,恢复生长后侧根却比较发达,侧根生长优于对照。TM-1芽期耐冷级别达到高抗冷。苗期抗冷性鉴定结果表明,与对照相比,TM-1的相对叶绿素含量显著下降,株高极显著降低。TM-1子叶期耐冷指数为85.32%,显著高于抗冷材料豫2067,耐冷级别达到抗冷。TM-1三叶期受低温胁迫24 h后,在叶片中,有9个耐冷相关基因上调表达,上调表达倍数显著或极显著高于衡棉3号;其中,脱水素基因在叶片中上调表达,表达倍数与其在豫2067叶片中的表达倍数相近,是衡棉3号叶片中表达倍数的4.69倍,LEA3在TM-1叶片中的上调表达倍数显著高于豫2067和衡棉3号。总之,TM-1属于中晚熟品系,纤维品质中等,不含Bt;芽期和子叶期均比较抗冷,属于比较抗冷的类型;与耐冷相关的基因在TM-1的叶片中受低温诱导表达,拥有特别的表达模式。【结论】TM-1具有稳定的农艺性状,纤维品质达中等水平,不含Bt,可用作转外源基因的良好受体;因为其良好的耐冷特性,TM-1可以作为棉花耐冷性育种改良的重要亲本来源和基因克隆的基因源。

陆地棉GhDHN1基因结构及内含子生物信息学分析

利用生物信息学方法分析陆地棉脱水素基因GhDHN1的DNA序列结构特性,预测其功能。序列分析表明,GhDHN1基因的基因组DNA中AT碱基含量为52.16%,而内含子具有较高的AT碱基含量(63.33%);GhDHN1基因不含CpG岛;其内含子序列含有核心启动子元件TATA框、启动子的增强子元件CAAT框,并含有参与光响应的保守DNA模块的部分元件(Box4)、赤霉素响应元件GARE-motif、生长素响应元件TGA元件等,说明该内含子可能参与了该基因的转录活动,可能受光、激素的诱导;GhDHN1内含子具有GT-AG规则的保守序列,推测GhDHN1基因具有保守的内含子剪接机制。

陆地棉脱水素基因GhDHN1与拟南芥AtCOR47基因的比较

利用生物信息学分析了陆地棉脱水素基因GhDHN1与拟南AtCOR47基因的区别。结果发现,GhDHN1与拟南AtCOR47基因均有2个外显子,1个内含子;不同的是,AtCOR47基因的内含子和外显子均长于GhDHN1基因的。两个基因的内含子均有较高的AT含量,AtCOR47内含中AT的含量更高,两者外显子和内含子的剪接符合GT-AG规则。GhDHN1与AtCOR47基因所编码的蛋白质均为酸性,带负电荷,属于亲水性蛋白质,均属于SKn型脱水素,其氨基酸序列的一致性为45.2%;不同的是,AtCOR47比GhDHN1多一个保守性的K片段;GhDHN1和AtCOR47基因的启动子比较发现,2个基因的启动子中含有相似的响应非生物逆境胁迫的顺式作用元件和激素响应顺式作用元件,而GhDHN1拥有AtCOR47不具有的参与保卫与胁迫响应顺式作用元件TC-rich repeats,AtCOR47拥有GhDHN1不具有的乙烯响应元件。

陆地棉GhLEA3基因的克隆及其响应低温胁迫表达分析

【目的】本研究旨在探索棉花GhLEA3基因的结构特征及其在低温胁迫下的表达模式,研究其抗逆功能。【方法】利用同源序列克隆法在陆地棉中克隆GhLEA3;采用生物信息学方法分析其蛋白质性质,构建系统进化树。采用In-Fusion连接技术构建融合蛋白表达载体35S∷GhLEA3-GFP并进行亚细胞定位;在棉花三叶期进行叶片低温表达分析;采用农杆菌介导的花序浸染法将GhLEA3基因转入拟南芥;对T_3转基因拟南芥种子进行4℃低温萌发试验;低温处理后测转基因拟南芥叶片的电导率。【结果】GhLEA3基因编码序列全长1 218bp,编码405个氨基酸;GhLEA3蛋白含有4个功能结构域PF02987。陆地棉GhLEA3与拟南芥AtLEA3氨基酸序列之间相似性为52.6%。GhLEA3蛋白可能定位在液泡和小泡中。GhLEA3基因在低温处理的棉花叶片中上调表达。T_3转基因拟南芥低温萌发率显著高于野生型,低温处理后转基因拟南芥叶片电导率显著低于野生型。【结论】陆地棉GhLEA3属于典型的LEA3家族成员,与拟南芥AtLEA3亲缘关系最近;该基因响应低温胁迫,可能在抗冷中起重要作用。

陆地棉耐碱基因GHZAT12的克隆、表达及生物信息学分析

一些锌指蛋白转录因子家族成员在调节植物生长、发育和非生物胁迫中发挥重要作用。本研究旨在了解棉花C2H2转录因子家族中的成员GhZAT12在应对抵御逆境胁迫方面的作用。生物信息学分析结果显示,GhZAT12基因的编码区序列全长为474 bp,编码157个氨基酸,蛋白质分子量为17.074 kD。GhZAT12蛋白不含跨膜结构域,是一种非分泌型亲水蛋白,有7个磷酸化位点,没有信号肽。GhZAT12包含两个C2H2型锌指结构域,在其N端含有保守的L-box,C末端含有一个EAR-Motif。系统发育树分析表明GhZAT12与可可(XP_017982131.1)中的锌指蛋白亲缘关系较近。从棉花中克隆获得GhZAT12基因CDS序列,并构建了亚细胞定位载体,利用烟草瞬时表达系统对GhZAT12-GFP融合蛋白进行了亚细胞定位,结果表明,GhZAT12蛋白定位于细胞核中。qRT-PCR分析结果表明,陆地棉中GhZAT12的相对表达量在根中最高,其次是叶,在茎中表达量最低。碱胁迫处理后不同时间内,GhZAT12基因的表达量先升高后下降,推测GhZAT12基因可能在碱胁迫中发挥着重要的作用。

NaCl和Na_2CO_3对不同棉花基因组的DNA甲基化影响

【目的】探究不同盐胁迫后的棉花基因组DNA甲基化变化情况,并比较分析叶片和根部DNA甲基化变化差异,进而探究DNA甲基化与棉花耐盐性之间的关系。【方法】以陆地棉耐盐品种中9806和盐敏感品种中S9612为试验材料,分别用NaCl和Na2CO3(浓度均为0.4%)处理。提取对照和处理材料的DNA,进行双酶切、连接、预扩增和选择性扩增,然后采用MSAP技术(甲基化敏感扩增多态性)分析棉花幼苗在盐胁迫前后的DNA甲基化情况。从聚丙烯酰胺凝胶中回收纯化多态性片段并进行测序,通过NCBI进行比对分析;设计引物,用实时荧光定量PCR对多态性片段在棉花幼苗中的表达量进行验证。【结果】盐胁迫分析表明不同类型盐胁迫对棉花幼苗的影响不同;0.4%的中性盐NaCl对棉花幼苗的影响相对较小,各部分组织的形态变化不明显,而0.4%的碱性盐Na2CO3对棉花幼苗的影响较大,使棉花幼苗子叶变软,茎基部和根部发黑;MSAP分析结果表明,NaCl胁迫后中9806和中S9612叶片的甲基化比率分别为23.5%和27.7%,其中,全甲基化比率分别为20.3%和22.9%,根部的甲基化比率分别为24.7%和27.1%,其中,全甲基化比率分别为19.6%和21.6%;Na2CO3胁迫后中9806和中S9612叶片的甲基化比率分别为28.9%和28.1%,其中,全甲基化比率分别为24.3%和24.5,根部的甲基化比率分别为25.7%和27.6%,其中,全甲基化比率分别为21.5%和24.0%。叶片和根部甲基化水平存在差异,随着盐类型由中性盐向碱性盐转变的过程中,基因组DNA甲基化水平迅速增加,并在Na2CO3处达到最大值。通过分析胁迫以后的甲基化状态,在NaCl和Na2CO3胁迫后,中9806叶片的甲基化条带所占多态性条带比率分别为40.00%和50.00%,去甲基化条带所占多态性条带比率分别为54.12%和46.67%,中9806根部的甲基化条带所占多态性条带比率分别为35.53%和43.59%,去甲基化条带所占多态性条带比率分别为56.58%和51.28%。而中S9612叶片和根部中的甲基化条带比率和去甲基化条带比率的变化不明显。对多态性片段回收共获得6条序列,这6条序列涉及不同的同源基因,在基因编码区和非编码区均有分布,参与不同的代谢反应。qRT-PCR分析结果表明,6个同源基因在对照和处理之间的表达差异显著。【结论】耐盐性不同的棉花品种对盐胁迫反应不同,耐盐品种中9806在中性盐NaCl胁迫后基因组甲基化水平降低,诱导相关耐盐基因表达来抵抗胁迫而盐敏感品种中S9612则缺乏相应的耐盐基因使植株受到伤害增加,在Na2CO3处理以后受到伤害最大,对照与处理间甲基化水平差异显著,叶片和根部甲基化水平存在差异,具有组织特异性;多态性片段比对分析可知,同源性基因涉及多条代谢途径,通过多种代谢途径间的协同作用来抵抗胁迫。

陆地棉GhPKE1的生物信息学分析及功能验证

为研究棉花重金属结构域基因GhPKE1在棉花中的作用,采用生物信息学方法对GhPKE1 DNA序列的结构特性及其编码蛋白质的理化性质、疏水性和蛋白二级结构等进行分析,并根据GhPKE1的结构特点构建了GhPKE1的病毒诱导基因沉默(VIGS)载体侵染棉花。结果表明,GhPKE1基因序列全长1048 bp,蛋白质相对分子质量27.54 kD,等电点9.3,不稳定系数35.56。分别用硫酸钠(Na_(2)SO_(4))和氯化镉(CdCl_(2))胁迫处理沉默GhPKE1的三叶期棉苗,处理后植株表现出明显的表型差异。qRT-PCR表达模式分析表明,用pYL156:GhPKE1侵染过的棉花中GhPKE1转录水平与对照相比显著降低;与对照相比,沉默GhPKE1棉花幼苗的抗Na_(2)SO_(4)和抗CdCl_(2)性显著减弱。综上所述,GhPKE1基因在棉花响应逆境胁迫过程中发挥重要作用,为进一步研究棉花的抗逆机制奠定基础。

棉花幼苗对低温胁迫的响应及抗冷机制初步研究

【目的】探讨棉花不同组织对低温胁迫的响应,初步探讨研究抗冷的生理生化和分子机制。【方法】测定了4个抗冷性差异显著的材料在低温处理后的生物量、抗氧化酶活力和可溶性蛋白含量,同时分析了抗冷相关基因在豫2067根、茎、叶的表达情况。【结果】4℃低温处理24 h对冷敏感材料生长抑制最大,对根系生长的抑制大于地上部分;细胞膜透性测定结果表明,受低温胁迫后4个材料根系细胞膜能保持相对稳定的结构,而叶片细胞膜对低温胁迫敏感,抗冷材料叶片细胞膜稳定性大于冷敏感材料,低温胁迫后叶片细胞膜透性与棉花的抗冷性呈负相关,可以作为棉花抗冷性的鉴定指标;棉花在受到低温胁迫24 h后,抗冷材料根中SOD的活力基本不变,冷敏感材料根中SOD的活力却极显著下降,2个材料的根系中POD、CAT的活力均下降,但抗冷材料豫2067下降的幅度小于冷敏感材料,可溶性蛋白含量在抗冷材料叶茎中基本不变,在冷敏材料的叶片和茎中均下降。低温胁迫后5个与抗冷相关的基因在豫2067叶片中上调表达的多于下调表达的,上调表达的基因分别是脂肪酸脱氢酶基因、胁迫诱导蛋白基因、假定R2R3-MYB转录因子基因、b HLH1转录因子基因;在根中下调表达的多于上调表达的,下调的基因分别为b HLH1转录因子基因、胁迫诱导蛋白基因、伸展蛋白基因2,这与根系的生长受抑制的结果是一致的。【结论】推测这些抗冷相关基因在叶片中的上调表达与叶片生长受低温抑制程度低有一定的关系。

棉花脱水素GhDHN1的克隆及其表达

【目的】通过对棉花脱水素基因结构特征及其在低温胁迫下表达模式进行分析,探讨脱水素在棉花响应低温过程中的功能,为棉花抗冷育种提供理论基础。【方法】以棉花抗冷品种豫2067为试验材料,根据棉花陆地棉基因组序列查找已知脱水素(dehydrin,Dhn)基因的CDS序列,利用Primer5软件设计引物,克隆该基因,并命名为GhDHN1;采用生物信息学方法分析其蛋白质性质、氨基酸含量特征、功能结构域、系统进化树;选择XbaⅠ和SmaⅠ酶切位点对植物表达载体p BI121::GFP进行双酶切,采用In-Fusion连接技术构建融合蛋白瞬时表达载体p BI121-GhDHN1::GFP;分析其在洋葱表皮细胞中的瞬时表达,进行亚细胞定位;利用抗冷材料豫2067在三叶期对低温处理(4℃,24 h)前后的叶片和根系进行转录组测序,筛选差异表达基因;在三叶期时分别对豫2067(抗冷品种)和衡棉3号(冷敏感品种)进行低温(4℃,24 h)处理,利用实时荧光定量方法分别比较根、茎、叶中GhDHN1表达量,对该基因在2个抗冷差异材料叶中的表达量进行比较;对豫2067进行不同时间低温(4℃)处理,分析GhDHN1在叶片和根中的动态表达模式。【结果】该基因全长为726 bp,开放阅读编码框为636 bp,编码211个氨基酸,预测分子量为23.79 k D,等电点为5.04,富含谷氨酸(26.10%)和赖氨酸(19.40%),不含色氨酸,半衰期为30 h,蛋白呈酸性,带负带荷,带负电荷的残基总数为60%;GhDHN1的二级结构α螺旋(Alpha helix)包含116个氨基酸残基,占54.98%,组成该蛋白的主体结构,无规则卷曲(Random coil)的氨基酸残基有87个;GhDHN1位于陆地棉D亚组第9染色体(Dt_chr9)上,在cDNA的259—348位置上含有一个长度为90 bp的内含子,2个外显子长度分别为258和378 bp;SMART和CDD分析表明该氨基酸序列含有2个保守的富含赖氨酸的K片段和1个保守的富含丝氨酸S片段,具有亲水素蛋白结构域pfam00257,表明该蛋白为K_2S型脱水素;系统进化树分析表明,陆地棉亲水素GhDHN1与可可亲缘关系最近;洋葱表皮细胞中瞬时表达分析表明,GhDHN1蛋白主要定位在细胞膜附近。转录组分析表明,该基因在棉花三叶期叶片和根中,受低温处理后上调表达;荧光定量PCR分析表明,GhDHN1在4℃低温胁迫24 h后,在叶片、茎、根中均上调表达,在叶中上调表达倍数最大,在低温处理4 h和24 h时叶片中有2个表达高峰,在低温处理6 h和12 h时在根中有2个表达高峰,在抗冷材料叶片中的表达是冷敏感材料的2.47倍,说明该基因可能参与了棉花对低温的适应性调控。【结论】陆地棉GhDHN1属于典型的K2S型脱水素,与可可亲缘关系最近。该基因响应低温胁迫,在抗冷材料和冷敏感材料中表达差异显著,其表达量与棉花的抗冷性呈正相关,可以作为筛选不同抗冷材料的标记,同时可以作为重要的候选基因来培育棉花抗冷新材料。

盐碱地棉花高效栽培技术

近年来,土壤盐碱化已经成为限制我国农业生产的一个重要因素。调查显示,我国的盐碱地主要分布在东北、华北、西北以及沿海地区。据联合国粮农组织统计分析,全球现有盐渍化土地接近10亿公顷,其中我国的盐碱化土地就接近1/10,足见其严重性。棉花是改良盐碱地的一种先锋作物,也是一种重要的经济作物。因此,研究棉花在盐碱地的高产栽培技术,提高棉花在盐碱地种植的产量和品质,意义重大。

棉花耐盐相关基因GhVP的表达及功能分析

为了研究Gh VP基因在棉花中的表达特性和功能,克隆了棉花Gh VP基因,构建p BI121-Gh VP∷GFP荧光表达载体,采用基因枪技术转化洋葱内表皮细胞,结果显示Gh VP基因编码蛋白定位于细胞质膜上。将构建的p BI121-Gh VP∷GFP荧光表达载体转化棉花花粉,花粉荧光明显增强,说明该基因可以在棉花中表达,为Gh VP基因可以在棉花中表达提供了依据,为培育棉花耐盐新材料奠定了基础。

棉花功能基因组研究进展

棉花是重要的经济作物。近年来棉花功能基因组研究发展迅速,高通量测序技术应用于棉花研究,二倍体和四倍体棉花基因组测序陆续完成,棉花全基因组重测序及关联分析相继涌现,大量的棉花功能基因被分离鉴定。本文回顾了棉花功能基因组研究的历程,重点介绍了棉花基因组测序和棉花栽培品种全基因组关联分析相关研究成果,并总结了棉花纤维和腺体发育中的关键功能基因及棉花抗旱、抗盐碱等功能基因研究进展,为全面了解棉花重要农艺性状形成的遗传基础和棉花遗传改良提供理论参考。

密度和肥料对玉米新品种科大16群体质量和产量的影响

以高产玉米新品种科大16为试验材料,采用双因素裂区设计,研究了不同密度和肥料处理对其群体质量指标和产量的影响。结果表明:密度的增产效应大于肥料的增产效应;秃尖长受肥料和密度的影响明显;株高、穗位高受密度的影响变化复杂;棒三叶叶长、叶宽、叶面积变化相对稳定;棒三叶夹角则随密度的增加呈现先增后降的趋势。

棉花GhDMT3的功能验证及生物信息学分析

通过构建棉花GhDMT3的VIGS沉默载体并侵染棉花,探究该基因在棉花和高等植物中的功能。采用生物信息学方法对棉花DNA甲基转移酶基因GhDMT3(CotAD_46796)的DNA序列结构特性、该基因编码的蛋白质的理化性质、疏水性和蛋白二级结构等方面进行分析。克隆该基因,并构建pYL156:GhDMT3沉默载体。蛋白质相对分子质量为71 107.02 kD,等电点为4.85,不稳定系数为36.33。不同胁迫处理(冷、干旱)VIGS沉默GhDMT3的棉花幼苗表现出明显的表型差异。qRT-PCR的表达模式分析发现,不同胁迫下p YL156侵染的棉花中不同部位表达量没有变化,用pYL156:GhDMT3侵染过的棉花中GhDMT3转录水平与对照相比明显下降。与未沉默GhDMT3的棉花幼苗相比,沉默GhDMT3的棉花幼苗抗逆性显著增强。

海岛棉耐盐相关基因GbPLA1-32的克隆及生物信息学分析

为了解海岛棉GbPLA1-32基因结构特征及功能,本研究以海岛棉‘海7124’为实验材料,利用前期耐盐转录组测序结果筛选得到差异表达基因并进行克隆。通过生物信息学分析,获得‘海7124’GbPLA1-32基因全长CDS,分析该基因编码蛋白的理化性质、鉴定其亲水性与疏水性,对磷酸化和糖基化位点、信号肽和跨膜区以及蛋白质结构进行预测,确定亚细胞定位并构建系统进化树。结果表明,该基因编码区全长1530 bp,编码509个氨基酸,编码蛋白在磷脂酶A1家族,属α/β-水解酶超家族。它属于亲水性蛋白,不存在明显信号肽且不具有跨膜结构,亚细胞定位于叶绿体中。同时,α-螺旋、延伸链、β-转角和无规则卷曲这4个元件构成了Gb PLA1-32蛋白的二级结构。进化树分析表明海岛棉与陆地棉亲缘关系最为接近,根据其编码蛋白将该基因命名为GbPLA1-32。RT-qPCR分析结果表明,GbPLA1-32基因能够对PEG和盐两种胁迫做出响应。本研究结果可为进一步阐明GbPLA1-32在海岛棉中的生物学功能提供参考。

陆地棉耐盐相关SNP筛选和鉴定

盐胁迫是限制作物产量提高的一个主要非生物因素。棉花是盐碱地的先锋作物,研究棉花的耐盐性,筛选耐盐相关分子标记,对充分利用棉花的耐盐性及棉花耐盐种质鉴定有重要意义。在本研究中,我们对前期筛选到的1281个耐盐相关候选SNP即SNPr(SNP related to salt tolerance)进行分析,利用BEDTools软件获得位于基因上的SNPr,并使用AgriGO(http://bioinfo.cau.edu.cn/agriGO/)和KAAS(http://www.genome.jp/tools/kaas/)网站对这些基因进行GO和KEGG分析。借助perl编程,获得非同义SNPr。分析发现,1281个SNPr中,有353个位于基因上,其中247个位于基因外显子区,且有174个是非同义SNPr。从中选择12个非同义SNPr,使用CAPS/dCAPS引物进行验证,并结合田间耐盐鉴定的结果,最终得到1个与耐盐相关的SNPr。这个SNPr位于CHD3/CHD4家族基因上,可能与盐胁迫过程中的表观修饰有关。

陆地棉线粒体耐盐基因rps12的克隆与表达分析

本研究从陆地棉耐盐品种中9 409中克隆得到线粒体基因rps12(ribosomal protein S12,30S核糖体蛋白S12),并对该基因进行生物信息学、实时荧光定量PCR和原核表达分析。结果表明:陆地棉线粒体基因rps12的ORF全长为372 bp,编码123个氨基酸,分子量约为14.102 k D,等点电为11.11。rps12基因的表达具有组织特异性,且受盐胁迫诱导。另外,在大肠杆菌BL21中,重组原核表达质粒p ET28a-rps12可经IPTG诱导表达。研究结果为今后进一步研究陆地棉线粒体基因rps12的功能和应用奠定了分子生物学基础。