棉花DELLA蛋白基因的功能鉴定及分析

论文摘要

棉花是重要的经济作物,是天然纤维的主要来源。随着人民群众对衣着要求的普遍提高,纺织工业部门引入高效快速的纺纱技术,对棉花品种的总体纤维品质,提出了更高的要求。开展棉花基因功能的研究将为其遗传改良提供理论依据。赤霉素（Gibberellins或Gibberellic acid, GA）是一个较大的萜类化合物家族,在植物的萌发、生长、开花结实及表皮毛刺的发育等整个生命循环过程中起着重要的调控作用。赤霉素（GA）同细胞膜上的受体结合后,通过一系列信号分子,把信号传递到下游,以调节植物的生长发育。而GAI是赤霉素GA信号传导途径的负调控因子。已有研究表明:棉花纤维的发育机制与拟南芥毛刺的发育机制存在相似性。因此,研究棉花GAI基因对拟南芥毛刺发育的影响将为弄清棉纤维的发育机制提供理论支持。为了鉴定棉花GAI基因的功能,本研究将陆地棉（Gossypium hirsutum L.）GAI基因及其DELLA区缺失体（GAIL）和空载体PBI121通过真空渗透法转入拟南芥（Arabidopsis thaliana）,得到T1代转GAI基因植株6株、转GAIL植株8株、转空载体PBI121植株5株。对T2代转基因植株的表型观测发现:种子萌发顺序、根系发达程度、抽苔及开花时间、植株高度有明显变化;但对毛刺发育没有明显影响;而且这三种基因型植株都有部分株系小苗抽出真叶后就出现白化或者红褐色现象,移栽不能成活。通过自制的电动研磨仪及改进的植物组织研磨方法和有效避免基因组DNA污染的TR-PCR新方法对基因表达量进行分析表明:GAI基因及GAIL在T2代都有转录,因此推断GAI基因及GAIL可能与棉花种子萌发时间、根系发达程度、抽苔及开花时间、植株高度、冠幅直径和分枝数等方面相关。本研究不仅为进一步研究棉花GAI基因及其DELLA蛋白缺失体GAIL的功能奠定基础,而且提供了一条微量研磨植物组织的途径和一种有效避免基因组DNA污染的TR-PCR新方法,具有一定的理论意义和适用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 棉花生产历史及现状
• 1.2 棉纤维细胞的分化与发育
• 1.2.1 纤维细胞的分化、突起
• 1.2.2 纤维细胞的伸长或初生壁合成
• 1.2.3 次生壁的合成
• 1.2.4 脱水成熟
• 1.3 棉花分子育种的研究
• 1.3.1 国内棉花纤维品质相关基因的克隆
• 1.3.2 国外棉花纤维发育相关基因克隆
• 1.4 GAI 基因的研究进展
• 1.5 研究目的与意义
• 1.6 研究路线
• 2. 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 菌株和载体
• 2.1.3 主要试剂
• 2.1.4 主要仪器设备
• 2.1.5 引物列表
• 2.2 方法
• 2.2.1 培养基
• 2.2.2 质粒DNA 的少量提取
• 2.2.3 质粒的中量提取与纯化
• 2.2.4 琼脂糖凝胶电泳分析
• 2.2.5 重组农杆菌工程菌株的获得
• 2.2.6 植物转化
• 2.2.7 转基因植株的PCR 检测
• 2.2.8 转基因拟南芥表型观测
• 2.2.9 目的基因的半定量RT-PCR 分析
• 3. 结果与分析
• 3.1 DELLA 家族蛋白的保守结构域
• 3.2 重组农杆菌工程菌株的获得
• 3.3 拟南芥的种植、转化的适宜时期及方法
• 3.4 转基因拟南芥的获得
• 3.4.1 抗生素筛选压的确定
• 3.4.2 转基因植株的PCR 检测
• 2代种子的获得'>3.4.3 T₂代种子的获得
• 3代种子的获得及纯合子的获得'>3.4.4 T₃代种子的获得及纯合子的获得
• 3.5 转基因拟南芥表型观测
• 3.6 目的基因的半定量RT-PCR 分析
• 3.6.1 半定量RT-PCR 循环次数的确定
• 3.6.2 半定量RT-PCR 模板量的确定
• 3.6.3 T2 代拟南芥GAI 基因及其DELLA 缺失体GAIL 的相对表达量
• 4. 讨论
• 4.1 拟南芥的种植、转化的适宜时期及方法
• 4.2 表面活性剂使用浓度
• 4.3 基因的表达量与表型的关系
• 4.4 避免基因组DNA 污染的RT-PCR
• 4.5 自制电动研磨仪
• 5. 结论
• 参考文献
• 缩略词表
• 附录
• 致谢