驅(qū)動(dòng)蛋白Kinesin-13在棉花纖維發(fā)育中的功能研究.pdf

1、棉花是世界上最重要的纖維作物，與其他植物細(xì)胞相比，棉花纖維在細(xì)胞形態(tài)、發(fā)育和成分都很獨(dú)特，深入研究棉花纖維形成的分子機(jī)制將有助于揭示細(xì)胞伸長和纖維素合成等重大理論問題，而且可為利用基因工程手段改良棉纖維品質(zhì)奠定基礎(chǔ)。Kinesin家族蛋白是一類馬達(dá)蛋白，能利用ATP水解所釋放的能量驅(qū)動(dòng)自身及所攜帶的貨物分子沿微管運(yùn)動(dòng)，在細(xì)胞形成、細(xì)胞伸長等方面起著至關(guān)重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥AtKinesin-13A突變導(dǎo)致擬南芥葉表皮毛分支增多，

2、而擬南芥表皮毛和棉纖維發(fā)生機(jī)制相似，那么Kinesin-13在棉纖維中是否有相同的生物學(xué)功能？本研究擬從棉纖維中克隆Kinesin-13亞家族基因，利用轉(zhuǎn)基因相關(guān)技術(shù)探討棉花Kinesin-13基因表達(dá)水平的改變對棉纖維細(xì)胞發(fā)育及品質(zhì)的影響，對Ghkinesin-13基因在調(diào)控棉花纖維發(fā)育過程中的生物學(xué)功能進(jìn)行初步分析，研究結(jié)果如下：
　　1.應(yīng)用生物信息學(xué)軟件從二倍體雷蒙德氏棉的基因組數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)7個(gè)具有較高同源關(guān)系的基因，克隆

3、得到了這7個(gè)基因，分別命名為GhKIS13A1、GhKIS13A2、GhKIS13A3、GhKIS13B1、GhKIS13B2、GhKIS13B3和GhKIS13B4。生物信息學(xué)分析表明，7個(gè)GhKinesin13亞家族基因編碼的蛋白在704至908 aa之間，均含有典型的KISC馬達(dá)區(qū)域、ATP結(jié)合位點(diǎn)和微管結(jié)合位點(diǎn)，其馬達(dá)區(qū)域?qū)儆谥醒腭R達(dá)。多重序列比對和進(jìn)化樹分析發(fā)現(xiàn)這7個(gè)基因可分為Kinesin13A和Kinesin13B兩個(gè)亞類

4、。實(shí)時(shí)熒光定量PCR結(jié)果表明，7個(gè)Ghkinesin13亞家族基因在棉花中表達(dá)模式各不相同。本研究以Kinesin13亞家族中GhKIS13A1為究對象，發(fā)現(xiàn)GhKIS13A1在30DPA纖維中表達(dá)最高，表明其在纖維發(fā)育過程中可能發(fā)揮著重要作用。
　　2.為探究GhKIS13A基因的功能，利用 Gateway技術(shù)構(gòu)建植物表達(dá)載體，并通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化擬南芥。轉(zhuǎn)基因擬南芥株系葉片表皮毛與野生型擬南芥植株進(jìn)行表型比較觀察，