棉花无腺体近等基因系差异表达基因分析

为了揭示棉花腺体发育的分子机制,本研究利用RNA-Seq对棉花无腺体性状近等基因系Z12/Z12YW的幼嫩叶片进行转录组测序,寻找差异表达基因。转录组测序结果表明,与有腺体棉Z12相比,无腺体棉Z12YW中共有306个基因表达发生变化,其中282个基因下调,24个基因上调。差异表达基因GO(Gene ontology)功能注释显示,细胞组分、胞外基质组分的功能变化以及细胞杀伤生物学过程在腺体形成过程中发挥重要作用;COG(Cluster of orthologous groups)功能和KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路显著性富集发现,棉酚等萜烯物质的合成主要受甲羟戊酸途径上游基因的表达调控。此外,本研究共筛选到13个差异表达转录因子,可能在腺体发育和棉酚合成过程中发挥关键作用。

陆地棉耐盐相关EST-SSR以及EST-InDel分子标记的开发

随着棉花基因组学、转录组学等重要学科的快速发展,针对候选基因进行序列多样性分析,开发基于候选基因的分子标记,将能够极大推进棉花分子育种研究。本研究利用高通量的测序技术对耐盐陆地棉品种Miscott 7913-83和盐敏感品种苏棉12盐胁迫前后根、叶总RNA的混样进行了转录组测序,对不同盐处理时期Miscott 7913-83和苏12根和叶分别进行表达谱分析。获得3232条盐胁迫下差异表达基因;基于差异表达基因利用生物信息学手段大规模开发了SSR以及In Del等分子标记;随机选择了部分SSR及In Del引物进行验证,进一步证实了分子标记的准确性。本研究为快速开发陆地棉品种间多态性分子标记提供了高效可行的分析方法,通过开发陆地棉耐盐相关功能标记,以期用于分子标记辅助育种改良陆地棉耐盐性。

陆地棉单体的诱发及鉴定

本文报道了利用不同剂量的γ射线辐照陆地棉花粉诱导单体株的效率。未研究共鉴定分离出了Ａ染色体亚组中的第１、２、４ 染色体的单体以及Ｄ染色体亚组中的另１８染色体的单体，讨论了花粉辐照诱导陆地棉单体株的有效剂量；没有鉴定分离出新单体的原因。

酿酒酵母ScCoA-Δ9脱氢酶种子特异表达载体构建及在棉花中的功能验证

[目的]提高棉籽油中的有益单不饱和ω-7脂肪酸(如棕榈油酸),减少易氧化、加工产物对人体健康不利的亚油酸(约54%)等有害脂肪酸。[方法]本文亚克隆了酿酒酵母ScCoA-Δ9D基因并构建了种子特异性表达载体,并利用农杆菌浸染棉花下胚轴。[结果]经过一系列组培实验诱导分化出转基因棉花幼苗,并且通过草铵膦抗生素筛选后,PCR鉴定两个表达盒基因成功整合进入棉花基因组中,并获得阳性转基因幼苗;叶片表达分析表明,该基因在大豆种子特异性启动子驱动下表达较低,明显低于CaMV35S启动子驱动下Bar(草铵膦)基因的表达量。[结论]本试验为高棕榈油酸棉花后续育种研究提供了坚实的理论和实验技术基础。

陆地棉GhBFT1基因的克隆、表达及亚细胞定位分析

植物的磷脂酰乙醇胺结合蛋白家族(PEBP)分为3个亚家族,其中BFT属于TFL1亚家族成员,在维持植物分生组织的无限生长方面起着重要作用。棉花是重要的经济作物,但BFT1家族成员目前没有相关的研究报道。本研究克隆GhBFT1基因,开展基因表达、亚细胞定位分析,初步探索GhBFT1基因在棉花中可能的功能。通过RT-PCR的方法从新陆早33中克隆了一个GhBFT1同源基因,ORF长度为525bp,推测编码174个氨基酸,包含TFL1亚家族蛋白保守氨基酸位点His88/Asp144,同源建模分析表明GhBFT1蛋白三维结构与TFL1家族蛋白的结构非常相似,进化树分析表明GhBFT1基因与番木瓜、榴莲、哥伦比亚锦葵、可可等亲缘关系更为接近。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明GhBFT1基因在棉花根、雄蕊、开花当天和开花后1天的胚珠中表达量较高。构建融合表达载体35S∶GhBFT1-GFP,转化至农杆菌GV3101,然后转化本氏烟草叶片中,用激光共聚焦显微镜观察烟草叶表皮细胞,发现细胞质和细胞核中均有强烈的绿色荧光信号,表明GhBFT1是细胞质和细胞核定位的蛋白。本研究对棉花家族基因做了一定的功能探索,为将来深入研究棉花BFT1基因在棉花生长发育和开花转变中的功能奠定基础。

棉花早、中熟品系营养器官碳氮含量变化的差异及与干物质积累的相关性

为探究不同生育期棉花品种的干物质积累及产量与其碳氮代谢相关性,采用生育期不同的2个陆地棉近等基因系早熟系4003-10和中熟系4003-6,测定生殖生长阶段蕾期至吐絮期根、茎、叶的全氮、氨基酸、非结构性碳水化合物(己糖、蔗糖和淀粉)含量及棉株各部位生物量,比较2个品系的差异,并分析营养器官含氮量与生物量的相关性。结果表明,4003-6比4003-10具有更大的铃重、衣分及皮棉产量。生殖生长阶段4003-6叶片比4003-10具有较高的全氮、氨基酸、非结构性总碳、淀粉含量及碳氮比,表明前者叶片具有较强的碳氮代谢活性和碳水化合物生产能力;4003-6的根系氨基酸水平高于4003-10,且具有更高的氮素吸收效率。在营养器官中,根系含氮量对棉花植株地上部、根系、营养器官和生殖器官的生物量积累影响最大。早熟系4003-10单株根、茎、叶的含氮量与生殖器官生物量的相关系数均高于中熟系4003-6,表明早熟品系的吸氮能力对产量影响更大。