棉花纖維優(yōu)勢表達(dá)GhPRP10基因的克隆及功能初步分析.pdf

1、棉花是世界上重要的經(jīng)濟(jì)作物。棉纖維作為棉花的主要產(chǎn)品，已經(jīng)成為紡織業(yè)的重要原料之一，紡織品的質(zhì)量和效益取決于棉纖維的品質(zhì)。因此，棉花分子育種研究的首要任務(wù)是提高棉纖維品質(zhì)。棉纖維是由棉花胚珠表皮細(xì)胞分化和發(fā)育形成的單細(xì)胞，其伸長率和最終長度遠(yuǎn)超過其它植物細(xì)胞，是研究植物細(xì)胞伸長和細(xì)胞壁生物合成的理想模型。棉纖維發(fā)育相關(guān)基因的克隆及其分子機(jī)制的研究，為利用基因工程技術(shù)提高棉纖維品質(zhì)提供重要的理論依據(jù)和應(yīng)用價(jià)值。富含脯氨酸蛋白（prolin

2、-rich protein）是一類富含脯氨酸和羥脯氨酸的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)蛋白,它不僅能夠抵御外界病原菌的侵害、響應(yīng)激素誘導(dǎo)和非生物脅迫，還能夠調(diào)控植物的生長發(fā)育。本研究利用電子克隆結(jié)合RT-PCR技術(shù)，從12DPA（開花后天數(shù)）棉纖維中克隆到一個(gè)編碼富含脯氨酸蛋白(proline-rich proteins，PRPs)基因，命名為GhPRP10（登錄號KP036633）。研究該基因在棉花不同組織中的表達(dá)情況，通過轉(zhuǎn)化不同模式生物進(jìn)行表型觀察，

3、對該基因的功能進(jìn)行了分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴該基因具有687bp的開放閱讀框，共編碼228個(gè)氨基酸，其中脯氨酸(Pro)含量為34.6％。序列分析發(fā)現(xiàn) GhPRP10蛋白具有N端信號肽和富含脯氨酸區(qū)域，屬于第一類PRPs。⑵實(shí)時(shí)熒光定量PCR(quantitative real-time PCR)結(jié)果顯示，GhPRP10在棉纖維組織中優(yōu)勢表達(dá)，且受棉纖維發(fā)育調(diào)控，在纖維發(fā)育過程中的表達(dá)量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在18DP

4、A纖維中表達(dá)量最高，在21-27DPA纖維中表達(dá)量保持較高水平。因此推測該基因在纖維伸長和次生壁合成過程中發(fā)揮作用。⑶為進(jìn)一步研究 GhPRP10基因在棉花纖維發(fā)育過程中功能，通過Gateway技術(shù)構(gòu)建植物過量表達(dá)載體，并通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法分別轉(zhuǎn)化煙草 BY-2懸浮細(xì)胞、SR1煙草、哥倫比亞擬南芥（Columbia）。通過觀察BY-2細(xì)胞形態(tài)和測量細(xì)胞長度，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)基因 BY-2細(xì)胞顯著長于野生型細(xì)胞，表明該基因能夠促進(jìn)細(xì)胞伸

5、長。通過測定擬南芥根長和植株葉面積，數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果顯示轉(zhuǎn)基因擬南芥的整個(gè)植株的葉面積顯著大于野生型的葉面積，轉(zhuǎn)基因株系擬南芥根顯著長于野生型，表明該基因不僅能夠促進(jìn)葉片的生長發(fā)育，而且能夠促進(jìn)擬南芥的根毛伸長，從而確定該基因在植物的生長發(fā)育方面發(fā)揮作用。構(gòu)建綠色熒光蛋白 GFP融合載體，通過煙草葉片的瞬時(shí)表達(dá)顯示該基因定位在細(xì)胞邊緣。將干擾載體和過量表達(dá)載體轉(zhuǎn)化棉花 YZ-1，獲得抗性植株，為進(jìn)一步研究該基因在棉纖維中的功能奠