棉花β--葡萄糖醛酸苷酶基因GhGUS1的功能初步分析.pdf

1、棉花是世界性重要的經(jīng)濟(jì)作物，是紡織工業(yè)中天然纖維的主要來源。為了滿足棉株機(jī)械化采收的需求，使得棉花品質(zhì)育種賦予了新的含義。棉纖維由胚珠外珠被單個表皮細(xì)胞分化發(fā)育而來，其發(fā)育過程可以分為四個相互重疊的階段:起始期、伸長期、次生壁合成期和脫水成熟期。在棉纖維發(fā)育的不同時期有許多不同的基因參與，共同調(diào)控棉纖維的發(fā)育過程，因此發(fā)現(xiàn)并研究棉纖維發(fā)育相關(guān)基因具有重要的理論及實踐意義。在擬南芥、水稻、煙草等植物中，β-葡萄糖醛酸苷酶(β-Glucur

2、onidase，GUS)與細(xì)胞伸長有關(guān)。本實驗室前期在新鄉(xiāng)小吉無絨無絮和無絨有絮纖維起始期芯片競爭雜交中，發(fā)現(xiàn)具有顯著表達(dá)差異的EST序列，克隆并序列分析發(fā)現(xiàn)其與擬南芥AtGUS基因相似，命名為棉花GhGUS1基因。本文通過對棉花GUS家族基因全基因組發(fā)掘，表達(dá)分析及GhGUS1基因轉(zhuǎn)擬南芥功能研究，為今后GhGUS1基因在棉花纖維發(fā)育中的機(jī)理研究及應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　利用Pfam數(shù)據(jù)庫提供的GUS基因家族種子文件，分別在雷蒙德氏

3、棉、擬南芥、可可、葡萄和水稻中找到21，3，4，4和5個GUS同源基因。對棉花中的21個GUS家族基因進(jìn)行染色體定位及命名，發(fā)現(xiàn)其分布在6條染色體上，有3組串聯(lián)重復(fù)和2對片段重復(fù)?；蚪Y(jié)構(gòu)、保守基序分析與聚類結(jié)果一致，將21個GUS基因分為兩類，其中Ⅱ類（含16個GUS基因）在棉花EST數(shù)據(jù)庫中沒有找到EST序列，并且在我室完成的TM-1不同組織RNA-Seq數(shù)據(jù)中均沒有檢測到，推測為假基因。Ⅰ類中的5個GUS基因在不同組織的Q-PCR

4、檢測結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)一致，其中GhGUS1在棉花纖維中優(yōu)勢高表達(dá)，且其所在位置與前期我室定位在D8染色體上的棉纖維品質(zhì)主效QTL區(qū)間整合，推測其參與了棉花纖維發(fā)育過程。進(jìn)一步開發(fā)GhGUS1基因的SNP標(biāo)記，利用陸地棉自然群體進(jìn)行目的基因與纖維品質(zhì)表型的關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果表明GhGUS1基因與纖維長度和比強(qiáng)度存在顯著相關(guān)。
　　構(gòu)建棉花GhGUS1基因過表達(dá)載體，轉(zhuǎn)入擬南芥中，得到6個轉(zhuǎn)基因株系。選取表達(dá)量較高的OE1和OE4株系進(jìn)行