棉花GA 20-氧化酶基因的克隆和功能分析
【摘要】：棉花是世界上最重要的天然纤维作物,我国是重要的产棉大国和纺织品出口国,棉花在我国国民经济中占有重要的地位。作为工业原料作物,一个优良的棉花品种,不仅要产量高,而且纤维品质要好,方能实现其最终产品价值。因此,纤维的产量和品质一直是棉花育种的主要目标。基因工程技术为棉花育种提供了新的策略和广阔前景,但是目前尚未克隆与棉花纤维产量和品质直接相关的基因,纤维产量和品质的基因工程改良还缺乏有效的途径和目的基因。
赤霉素(Gibberellins,GA)是一类重要的植物激素,参与控制种子萌发、茎的伸长、叶片伸展、表皮毛发育、根的生长,以及花和果实的发育等多种多样的发育和生理过程。前人研究表明,GA在棉花纤维发育中有着重要的作用,与纤维产量和品质有着密切的关系。从分子生物学水平阐明GA及其合成酶基因与纤维发育和纤维品质的关系,可能为棉花纤维产量和品质的基因工程改良提供新的策略,具有非常重要的理论和实践意义。
为阐明赤霉素影响棉花纤维发育和品质的分子机理,本论文从棉花纤维中克隆了两个GA 20-氧化酶的同源基因(GhGA20oxl和GhGA20ox2),并进行了基因结构和表达分析。进一步将克隆的GA 20-氧化酶基因在烟草中超量表达,研究了克隆基因的生物功能。最后将GhGA20oxl基因的超量表达和反义抑制载体转化棉花,研究了GhGA20oxl基因的超量表达和反义抑制以及GA合成对在棉花生长发育的影响。另外,论文还克隆了两个棉花GA 20-氧化酶基因的5’-调控序列,并分析了其表达特性。
主要结果如下:
1.棉花GA 20-氧化酶基因的克隆
用拟南芥GA 20-氧化酶基因作探针序列,从棉花纤维EST库中筛选了一个同源序列。根据EST序列设计引物,扩增了相应的基因组序列,并用YADE(Y-shapedAdaptor Dependent Extension)方法扩增了该EST序列的5’-上游序列。序列分析表明,扩增的5’-上游序列包含了相应基因的翻译起始ATG。
根据起始ATG的上游序列设计引物,利用RACE方法从棉花纤维中扩增了两个GA 20-氧化酶的cDNA基因(GhGA20oxl和GhGA20ox2),进一步用YADE法延伸获得了两个基因的启动子和基因组序列。通过序列比较、同源性分析、分子杂交和RT-PCR等方法分析了两个GA 20-氧化酶基因的序列特征、表达特性等。
GhGA20oxl基因cDNA长1401bp,包含的最长ORF为1158bp,编码一个
【学位授予单位】：西南农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：S562
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