生長(zhǎng)素對(duì)棉花纖維次生壁沉積的影響.pdf

1、棉花是世界上重要的天然纖維作物，在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位。為了提高棉花纖維的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，應(yīng)在提高棉花纖維產(chǎn)量的同時(shí)，提高棉花纖維的品質(zhì)。
　　棉花纖維由胚珠外珠被的表皮細(xì)胞分化產(chǎn)生，其分化和發(fā)育過程包括4個(gè)時(shí)期：起始期、伸長(zhǎng)期、次生壁沉積和脫水成熟期。其中次生壁的沉積過程對(duì)纖維的強(qiáng)度和細(xì)度有重要的影響。棉花纖維的次生壁沉積受到多種因素的調(diào)控。前人通過檢測(cè)IAA氧化酶和超氧化酶的活性變化發(fā)現(xiàn)，在次生壁沉積階段IAA的代謝水

2、平是伸長(zhǎng)階段的4倍，推測(cè)IAA可能參與了纖維細(xì)胞初生壁生長(zhǎng)的結(jié)束和次生壁沉積的起始以及二者之間轉(zhuǎn)換的調(diào)控。課題組前期檢測(cè)了棉花纖維發(fā)育不同時(shí)期的各種激素含量，發(fā)現(xiàn)在次生壁沉積時(shí)期IAA大量積累，暗示IAA可能對(duì)棉花纖維次生壁的沉積具有重要的調(diào)控作用。但是，要弄清生長(zhǎng)素在次生壁沉積中的功能。首先需要弄清生長(zhǎng)素對(duì)次生壁增厚究竟有和影響。為此，本文利用下調(diào)生長(zhǎng)素水平的轉(zhuǎn)基因棉花并結(jié)合外源施加生長(zhǎng)素分析了生長(zhǎng)素和次生壁沉積的關(guān)系，所獲得的主要結(jié)

3、果如下：
　　1、外源施加IAA促進(jìn)纖維素的合成
　　用不同濃度的IAA處理離體培養(yǎng)的胚珠發(fā)現(xiàn)，隨著培養(yǎng)基中IAA濃度的提高，纖維中纖維素含量逐漸增加，表明IAA能促進(jìn)棉花纖維中纖維素合成，且存在劑量效應(yīng)。用25μM IAA處理棉花幼苗48h后發(fā)現(xiàn)，下胚軸中纖維素含量較對(duì)照組升高19％。提高處理濃度至50μM，棉花幼苗下胚軸中合成的纖維素較對(duì)照組升高1.23倍。另外，用IAA外施煙草莖部也可以增加處理部位纖維素含量。以上結(jié)果

4、表明，外施IAA可以促進(jìn)纖維素的合成。
　　2、內(nèi)源下調(diào)IAA含量對(duì)次生壁沉積的影響
　　課題組前期已經(jīng)獲得從生長(zhǎng)素的運(yùn)輸、軛合代謝兩個(gè)途徑分別下調(diào)纖維內(nèi)源IAA含量的轉(zhuǎn)基因棉花，分別為BAN::PLA2βRNAi和E6::iaaL。此外，通過遺傳轉(zhuǎn)化，獲得了從降解代謝途徑下調(diào)IAA含量的轉(zhuǎn)基因煙草35S::OsDAO。
　　LC-MS/MS檢測(cè)顯示，BAN::PLA2βRNAi轉(zhuǎn)基因棉花纖維中的 IAA含量較野生型明

5、顯降低，且分析纖維素合成相關(guān)基因（CesA1、CesA2、β-1.3 glucanase）表達(dá)水平后發(fā)現(xiàn)，其在 BAN::PLA2βRNAi轉(zhuǎn)基因棉花纖維中表達(dá)量較野生型降低，這可能是導(dǎo)致其纖維素含量、馬克隆值和次生壁厚度降低的原因。在軛合代謝途徑上，下調(diào)煙草中IAA含量后也得到了以上同樣的結(jié)果。35S::OsDAO轉(zhuǎn)基因煙草的葉片和莖中IAA含量較野生型均有降低，其纖維素含量較野生型也明顯降低。由此說明內(nèi)源下調(diào)生長(zhǎng)素含量抑制了纖維素的

6、合成。以上結(jié)果表明，內(nèi)源下調(diào)IAA含量后，抑制了纖維素合成相關(guān)基因的表達(dá)，導(dǎo)致纖維素含量降低，從而使得其馬克隆值和次生壁厚度也均降低。
　　3、乙醇誘導(dǎo)系統(tǒng)的建立
　　生長(zhǎng)素是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的激素，降低植物體生長(zhǎng)素含量可能會(huì)影響植株正常的生長(zhǎng)發(fā)育。由于OsDAO基因編碼的蛋白質(zhì)具有降解生長(zhǎng)素的功能，所獲得的 FbL2A::OsDAO轉(zhuǎn)基因棉花，表現(xiàn)出生長(zhǎng)素缺失的癥狀。為此，選擇乙醇誘導(dǎo)系統(tǒng)特異調(diào)控OsDAO的表達(dá)，進(jìn)而可