超量表達LIM結(jié)構(gòu)域基因引起棉花的表型變化.pdf

1、棉花是世界上最重要的天然纖維作物，也是關(guān)系國計民生的重要經(jīng)濟作物。棉纖維是棉花的主要產(chǎn)品，纖維的產(chǎn)量和品質(zhì)是衡量棉花生產(chǎn)價值的重要指標。由于棉花纖維是紡織工業(yè)的原料，棉纖維的纖維長度、纖維強度、細度和整齊度等品質(zhì)特性決定了棉纖維的實際應(yīng)用價值。因此，提高棉纖維產(chǎn)量和改良棉纖維品質(zhì)始終是棉花育種工作的主要目標。 棉纖維細胞在植物細胞中具有獨特地位，是不可多得的細胞學(xué)研究材料。棉花纖維細胞伸長迅速，成熟棉纖維最長可達5厘米左右；其次

2、生壁幾乎全部由纖維素組成，是一種獨特的細胞壁；棉纖維細胞的伸長和細胞壁的增厚過程具有同步性。在植物細胞分化、伸長、細胞壁合成、細胞骨架建成、纖維素生物合成以及同化物分配等生理和發(fā)育學(xué)的研究中，棉纖維細胞作為良好的細胞學(xué)模型具有重要的研究價值。 LIM結(jié)構(gòu)域蛋白是一類廣泛存在于真核生物中，對細胞發(fā)育進程有重要作用的調(diào)控因子，它們參與了包括基因轉(zhuǎn)錄、細胞骨架建成和信號傳導(dǎo)在內(nèi)的多種生理生化過程。LIM結(jié)構(gòu)域蛋白擁有高度保守的LIM結(jié)

3、構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域包含兩個鋅指基序，每個鋅指基序由兩條反向平行的β-折疊片構(gòu)成。LIM結(jié)構(gòu)域蛋白的主要特點，是能夠在不同發(fā)育時期和不同發(fā)育類型的細胞中，通過其鋅指結(jié)構(gòu)，介導(dǎo)蛋白質(zhì)之間的相互作用，影響結(jié)構(gòu)蛋白、激酶、轉(zhuǎn)錄因子等多種蛋白的生物學(xué)活性，在細胞分化、器官發(fā)育、細胞骨架建成及腫瘤發(fā)生等發(fā)育進程中起重要調(diào)節(jié)作用。研究表明，動物L(fēng)IM結(jié)構(gòu)域蛋白中的CRP(cysteine-richproteins，CRPs)類蛋白廣泛參與了肌肉細胞的細胞

4、骨架建成，而植物L(fēng)IM結(jié)構(gòu)域蛋白與動物CRP類蛋白在結(jié)構(gòu)上存在高度相似性，暗示植物L(fēng)IM結(jié)構(gòu)域蛋白的生物學(xué)功能可能與CRP類蛋白的功能類似，與細胞骨架建成相關(guān)。由于LIM結(jié)構(gòu)域在植物中廣泛存在，植物L(fēng)IM結(jié)構(gòu)域可能參與了復(fù)雜的生物學(xué)過程，對LIM結(jié)構(gòu)域蛋白表達水平的調(diào)控，可能成為植物代謝調(diào)控的有效手段之一。 迄今，對植物L(fēng)IM結(jié)構(gòu)域蛋白功能的了解不多，植物L(fēng)IM結(jié)構(gòu)域蛋白功能研究尚處于起步階段。為研究GhLIM1蛋白在棉花中的功

5、能，我們構(gòu)建了GhLIM1基因的超量表達載體，并通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法對棉花胚性愈傷組織進行了遺傳轉(zhuǎn)化，獲得了轉(zhuǎn)基因棉花植株，并對獲得的轉(zhuǎn)基因棉花T0代植株進行了性狀觀察和分子生物學(xué)分析。本研究所得結(jié)果如下： 1、獲得GUS陽性轉(zhuǎn)基因棉花18株。Southernblotting證明表達載體已被成功轉(zhuǎn)入棉花基因組中。NorthernBlotting分析表明，LIM結(jié)構(gòu)域基因的轉(zhuǎn)錄水平在轉(zhuǎn)基因棉花中顯著提高。 2、轉(zhuǎn)基因棉花中的棉

6、酚腺點數(shù)較野生型棉花中的腺點數(shù)明顯增加。結(jié)果表明，超量表達GhLIM1基因會增加轉(zhuǎn)基因棉花的棉酚腺點數(shù)。 3、轉(zhuǎn)基因棉花木質(zhì)部中的木質(zhì)素含量比野生型的木質(zhì)素含量顯著提高。結(jié)果表明，超量表達GhLIM1基因會導(dǎo)致木質(zhì)素含量的增加。 4、轉(zhuǎn)基因棉花木質(zhì)部中的纖維素含量比野生型的纖維素含量低。結(jié)果表明，超量表達GhLIM1基因會降低棉花植株的纖維素含量。 5、掃描電鏡和胚珠培養(yǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因棉花纖維細胞的伸長受到抑制