棉花種質(zhì)耐堿性鑒定及GhMGL11耐堿基因功能驗(yàn)證.pdf

1、鹽堿脅迫是制約棉花產(chǎn)量和品質(zhì)提高的重要環(huán)境因子。提高棉花耐鹽堿性，對(duì)提高棉花生產(chǎn)具有重要意義。本研究針對(duì)萌發(fā)期和三葉期對(duì)棉花種質(zhì)進(jìn)行耐堿性鑒定。棉花三葉期是脅迫敏感時(shí)期，選用耐堿棉花陸地棉材料中9807，在三葉期對(duì)其進(jìn)行不同鹽堿處理。分析其表型變化，并結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)比較分析耐鹽和耐堿之間的差異，挖掘棉花耐堿相關(guān)基因和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。對(duì)耐堿基因GhMGL11進(jìn)行了初步功能分析，為棉花育種工作提供一定的參考。主要研究結(jié)果總結(jié)如下:
　　1、

2、對(duì)不同品種的棉花種質(zhì)材料在萌發(fā)期進(jìn)行堿處理，初步對(duì)棉花萌發(fā)期進(jìn)行了耐堿性鑒定。25mM Na2CO3，萌發(fā)處理5d，計(jì)算種子相對(duì)胚根成活率作為耐堿性的鑒定指標(biāo)，將種質(zhì)耐堿性分為四個(gè)等級(jí):抗、耐、不耐、敏，并對(duì)31份材料進(jìn)行了耐堿性評(píng)價(jià)。對(duì)萌發(fā)期鑒定的8份材料進(jìn)行了三葉期含水量和葉綠素含量的測(cè)定，結(jié)果顯示品種耐堿性與萌發(fā)期結(jié)果基本一致。通過萌發(fā)期鑒定和三葉期篩選，得到耐堿性陸地棉材料中9807，用作下一步轉(zhuǎn)錄組分析的試驗(yàn)材料。
　　

3、2、對(duì)陸地棉中9807三葉期進(jìn)行不同的鹽堿處理(Na2CO3，NaCl和NaOH)，在根和葉中分別找到25929個(gè)、6564個(gè)差異表達(dá)基因(DEGs)。其中對(duì)Na2CO3脅迫下根和葉共有的762個(gè)差異基因進(jìn)行了聚類分析，找出表達(dá)模式相同的cluster，挖掘出特異性表達(dá)的耐堿候選基因(A12G2168:胱硫醚γ-合成酶基因GhMGL11)。
　　3、在陸地棉中克隆了GhMGL11基因，該基因的編碼區(qū)序列全長(zhǎng)1359bp，編碼452

4、個(gè)氨基酸，親水性蛋白，亞細(xì)胞定位于細(xì)胞質(zhì)，無信號(hào)肽。含有保守結(jié)構(gòu)域Cys_Met_Meta_PP，屬于PLP(Pyridoxal phosphate)依賴性氨基轉(zhuǎn)移酶。陸地棉中存在23個(gè)含有Cys_Met_Meta_PP結(jié)構(gòu)域的基因。通過轉(zhuǎn)基因的方法將該基因?qū)霐M南芥中，過表達(dá)GhMGL11基因的擬南芥萌發(fā)期根長(zhǎng)增加，VIGS沉默GhMGL11基因的棉花幼苗對(duì)堿脅迫的傷害更敏感。
　　4、棉花在NaCl脅迫下，SOS(salt o

5、verly sensitive)、NHX(Na+/H+exchanger)、CHX(Cation/H+exchangers)等參與調(diào)控離子穩(wěn)態(tài)的基因顯著上調(diào)表達(dá);NaOH脅迫下，調(diào)控糖代謝相關(guān)基因顯著上調(diào)表達(dá)。Na2CO3脅迫下，高pH對(duì)植物細(xì)胞造成損傷，引起細(xì)胞中調(diào)控果膠合成酶相關(guān)基因的表達(dá)，加固細(xì)胞壁合成，從而抵御高pH傷害。ATPase的水解作用產(chǎn)生H+，中和細(xì)胞質(zhì)的OH-。同時(shí)，還會(huì)引起植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和ROS關(guān)鍵酶活性的激活來