棉花花药中高温胁迫响应基因的克隆与分析

以耐高温和敏感型陆地棉品系HLY11与TS18为材料,采用抑制差减杂交技术(SSH)构建高温胁迫下花药的正向和反向差减文库。共获得了2880个阳性克隆,随机挑取400个克隆进行PCR验证,经测序和序列拼接分析,共获得342条有效EST序列,聚类分析得到278条非冗余的EST(unigenes)。BlastN分析发现,有211条unigenes能在GenBank数据库中找到同源序列,其中164条与已知功能蛋白有较高同源性,47条与未知功能或假定蛋白有较高相似性,其余67条没有同源匹配。KEGG分析将152条unigenes定位到46条代谢途径中,而P<0.05的代谢途径有14条,包含了31个unigenes。初步分析发现,棉花花药中响应高温逆境胁迫的基因涉及热激蛋白、抗氧化酶类、碳水化合物代谢、转录因子和跨膜转运蛋白等过程,其中淀粉和糖代谢、谷胱甘肽代谢、植物病原生物相互作用和氧化磷酸化作用等可能与棉花花药高温逆境耐性的相关性较大。

陆地棉漆酶基因家族成员表达模式分析

漆酶是铜蓝氧化酶蛋白家族的一员,在植物木质素合成和提高植株抵御胁迫能力等方面发挥着重要作用。本研究从陆地棉基因组中鉴定到104个漆酶基因(GhLAC)家族成员,进行了系统进化树和组织表达图谱的构建,并随机选取了20个基因进行荧光定量PCR分析,验证了表达热图的结果。为进一步探索漆酶在棉花中担当的角色,本研究采用启动子-GUS融合载体转化拟南芥,通过转基因拟南芥不同发育过程不同组织GUS染色结果,分析了陆地棉漆酶基因家族6个成员(GhLAC12A、GhLAC14A、GhLAC20A、GhLAC25D、GhLAC59D、GhLAC63D)的精细表达模式。为探究漆酶在逆境中发挥的作用,对该6个漆酶基因进行了切割和刺洞2种创伤胁迫诱导表达分析,并利用2个棉花品系‘84021’(高温耐受型)和‘H05’(高温敏感型)在常温和高温胁迫条件下不同时期的花药进行相应基因的荧光定量PCR分析。研究结果表明,随机挑选的20个基因在根、茎、叶、花瓣、花药和柱头6个组织中差异表达,大多数基因的表达与转录组结果一致。6个漆酶基因的启动子能够不同程度地驱动GUS基因在种子萌发时期、二叶期、四叶期表达;创伤处理结果显示GhLAC12A、GhLAC14A的启动子受创伤诱导后驱动GUS蛋白在叶片中表达的能力显著提高,暗示着这2个基因可能参与创伤胁迫响应。6个GhLACs基因在棉花耐高温品系‘84021’的四分体时期和花药开裂期高温胁迫后都有表达量显著下调的趋势,推测GhLACs基因可能负调控陆地棉花药高温耐受性。本研究结果为进一步探索漆酶家族基因功能提供了参考。