棉花赤霉素信號(hào)途徑重要組分GhFB1，GhFB2和GhGID1基因的克隆和表達(dá)分析.pdf

1、棉纖維是最重要的紡織原料之一，它是由單個(gè)胚珠表皮細(xì)胞分化而來(lái)。纖維的發(fā)育歷經(jīng)纖維起始、纖維伸長(zhǎng)、次生壁增厚及脫水成熟四個(gè)互有重疊的階段，整個(gè)發(fā)育過(guò)程約需50～60天。纖維細(xì)胞發(fā)育整個(gè)過(guò)程只進(jìn)行核內(nèi)復(fù)制而不發(fā)生細(xì)胞分裂，細(xì)胞增長(zhǎng)高度同步，是研究細(xì)胞發(fā)育的理想材料。同時(shí)，纖維細(xì)胞的次生細(xì)胞壁幾乎全部由纖維素構(gòu)成，因此，纖維發(fā)育也是研究纖維素生物合成的理想系統(tǒng)。棉纖維發(fā)育是一個(gè)由基因時(shí)序控制的復(fù)雜過(guò)程，闡明其機(jī)理將為利用基因工程技術(shù)改良棉纖維

2、品質(zhì)奠定良好的理論基礎(chǔ)。 赤霉素(GAs)在植物的種子萌發(fā)，莖的伸長(zhǎng)和花的發(fā)育等許多方面起著非常重要的作用。最近幾年，對(duì)GA生物合成及其信號(hào)傳導(dǎo)途徑相關(guān)基因的研究取得了驚人的進(jìn)展。赤霉素在棉花生長(zhǎng)發(fā)育中起關(guān)鍵作用，通過(guò)對(duì)赤霉素信號(hào)傳導(dǎo)的研究已經(jīng)鑒定出了一些介入赤霉素信號(hào)傳導(dǎo)途徑的重要基因。我們利用電子克隆和RT-PCR技術(shù)，通過(guò)對(duì)棉花EST的搜集、比對(duì)、組裝，克隆得到了棉花中的兩個(gè)新的F-box蛋白基因，測(cè)序及生物信息學(xué)分析表明

3、這兩個(gè)基因cDNA全長(zhǎng)分別為866bp和657bp，分別編碼162個(gè)和161個(gè)氨基酸。它所編碼的氨基酸序列包含植物F-box蛋白家族特有的F-box結(jié)構(gòu)域，我們將其分別命名為GhFB1、GhFB2，并在GenBank核酸數(shù)據(jù)庫(kù)中申請(qǐng)了登陸號(hào)：EF419428，EF503623。用ClustalW軟件進(jìn)行多重比對(duì)分析表明，這兩個(gè)F-box蛋白與水稻OsGID2，擬南芥AtSLY1具有高同源性。系統(tǒng)進(jìn)化分析表明，棉花GhFB1，GhFB2在

4、進(jìn)化上與水稻OsGID2，擬南芥AtSLY1聚為一類。序列分析表明此基因?yàn)镕-box蛋白基因家族的新成員，可能在棉花GA信號(hào)傳導(dǎo)途徑中扮演重要角色。我們采用同樣的方法得到了與水稻OsGID1蛋白具有同源性的棉花GID1蛋白序列。表達(dá)分析表明GhFB1和GhFB2基因在根、下胚軸、葉、莖、花和纖維中都有表達(dá)，而且均在棉花纖維起始和伸長(zhǎng)時(shí)期有優(yōu)勢(shì)表達(dá)，推測(cè)這2個(gè)基因在棉纖維早期發(fā)育中可能起重要功能。利用熒光定量PCR實(shí)驗(yàn)我們檢測(cè)了棉纖維發(fā)育

5、早期GhGID1在胚珠和棉葉中的動(dòng)態(tài)變化，結(jié)果表明GhGID1在棉花纖維的伸長(zhǎng)時(shí)期具有高表達(dá)量，說(shuō)明該基因可能與棉纖維的伸長(zhǎng)有關(guān)。 本研究利用一種簡(jiǎn)單并且有效的HPLC方法分離和檢測(cè)了棉花中GA3含量。由于具有對(duì)GA3的高吸附性，S-8大孔樹(shù)脂非常有利于GA3的分離純化。我們利用本研究的新方法檢測(cè)了棉花胚珠和棉葉，并將該方法與以前的GA3的檢測(cè)方法相比較。結(jié)果顯示本研究所使用的方法能很好地將GA3和其他植物激素及雜質(zhì)分離開(kāi)來(lái)，回