棉花纤维发育相关基因GbPDF1的功能分析

论文摘要

棉花是世界上重要经济作物,棉纤维是纺织工业中天然纤维的主要来源。除了具有重要的经济价值,棉纤维还是研究植物细胞伸长和细胞壁建成以及纤维素生物合成的优良模型。棉纤维由棉花胚珠外珠被表皮层的单细胞发育而成,属于种子表皮毛,其分化和发育过程由四个相互重叠的时期组成。在棉纤维发育过程中,有大量基因活跃表达。克隆这些与棉纤维发育有关的基因,并精确阐释其功能,不仅可以深入认识棉纤维伸长和纤维素生物合成的分子机理,还可以为改良棉纤维品质的遗传工程奠定基础。本研究的GbPDF1来自海岛棉纤维cDNA平衡化文库,经序列分析发现其包含一个完整的ORF（66-950bp）,编码294个氨基酸,富含脯氨酸（15.98%）和甘氨酸（15.65%）。Northern杂交检测表明其在棉花根、叶、花粉、苞叶、0DPA-15DPA胚珠中都有表达。在根、叶、花粉、苞叶中有少量表达,在0DPA-5DPA胚珠中表达呈逐渐增多趋势,在5DPA表达量达到最大,之后表达逐渐减弱。以基因GbPDF1的CDS片段和3’-UTR片段分别作探针进行Southern杂交,结果表明在基因组中该基因的同源基因较少或其拷贝数较低。以GbPDF1进行BLAST,得到六个不同物种的同源序列,分析表明GbPDF1基因与烟草、龙眼的亲缘关系较近。为验证该基因功能,我们以CDS序列和3’-UTR序列分别构建了RNAi载体,并转化‘YZ-1’,转基因过程中发现以CDS序列构建载体的愈伤分化和再生很困难,得到的再生苗较少。而以3’-UTR构建载体的愈伤分化和再生较容易,得到再生苗较多。对获得的15棵转基因再生苗中的8棵进行阳性检测,有7棵呈阳性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩写名词表
• 1 前言
• 1.1 棉花概述
• 1.2 棉花纤维的发育
• 1.2.1 纤维细胞的分化与起始
• 1.2.2 棉纤维的伸长
• 1.2.3 细胞壁与棉花纤维
• 1.2.4 细胞骨架与棉花纤维发育
• 1.2.5 激素与棉纤维发育
• 1.3 棉花纤维分子生物学研究的意义
• 1.3.1 棉纤维品质现状
• 1.3.2 棉纤维发育的意义
• 1.4 棉花纤维发育的分子生物学研究进展
• 1.4.1 棉花纤维发育相关基因的克隆及功能分析
• 1.4.2 棉花纤维发育的基因表达谱分析
• 1.4.3 棉花基因启动子的分离及表达研究
• 1.5 表皮原因子研究现状
• 1.6 本研究的意义及技术路线
• 1.6.1 研究意义及目的
• 1.6.2 实验技术路线
• 2 材料和方法
• 2.1 材料
• 2.2 方法
• 2.2.1 RNAi抑制表达载体的构建
• 2.2.2 棉花下胚轴为受体的遗传转化
• 2.3 NORTHERN杂交
• 2.3.1 标记探针
• 2.3.2 Northern杂交步骤
• 2.4 SOUTHERN杂交
• 3 结果与分析
• 3.1 序列分析
• 3.2 目的基因与其它6种植物同源基因的进化树分析
• 3.3 NORTHERN杂交表达分析
• 3.4 拷贝数分析
• 3.5 RNAI转化‘YZ-1'下胚轴
• 3.5.1 目的基因全长扩增
• 3.5.2 PCR扩增CDS和3'-UTR片段
• 3.5.3 检测目的片段和RNAi载体连接方式
• 3.5.4 以‘YZ-1'下胚轴为受体抑制GbPDF1表达
• 4 讨论
• 4.1 序列分析
• 4.2 系统进化树研究
• 4.3 NORTHERN、SOUTHERN杂交
• 4.4 RNA干涉抑制基因表达
• 参考文献
• 致谢