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《西南大学》 2011年
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超量表达GhGA20ox1基因影响棉花纤维次生壁合成

王艳军  
【摘要】:我国是重要的产棉大国和消费大国,棉花产业在我国国民经济中占据着举足轻重的地位。棉花纤维是重要的工业原料。随着人们对纺织品要求的提高,高品质纤维备受青睐。因此,棉花育种行业一直以纤维的产量高,品质优良为育种目标。利用传统育种方法同时改良棉花的产量和品质非常困难,因为棉花纤维的产量和品质均属数量性状,受多种因素影响,且呈负相关。利用基因工程手段进行遗传育种可以打破物种界限实现优良基因的定向转移,为棉花育种提供了一个新思路。前人克隆了很多与棉花纤维发育相关的代谢或调控基因,但是这些基因影响纤维发育的具体作用机制还不够清楚。 赤霉素(Gibberellin, GA)是一类重要的植物激素,参与调控多个植物生长发育过程。在棉花纤维发育中GA起着重要的调控作用。外施GA可以增加纤维的数量,促进纤维的伸长。超量表达棉花GA20氧化酶基因(GhGA20ox1)能有效提高棉花纤维中的活性GA含量,增加胚珠表面纤维突起的数目和促进纤维细胞的早期伸长。但是,GA在纤维后期发育的次生壁加厚时期作用如何?目前的研究还很少。 本文利用GhGA20ox1超量表达棉花材料,从生理学、细胞学、基因表达等方面探索了GA对纤维次生壁加厚的影响及其分子生物学机理。 主要结果如下: 1.超量表达GhGA20ox1棉花纤维品质和产量性状 为明确超量表达GhGA20ox1对棉花纤维品质和产量性状的影响,我们对收获的棉花进行了种子性状和纤维品质检测。与野生型对照比较,超量表达GhGA20ox1的转基因材料衣分下降,纤维变长,马克隆值下降,纤维强度增加。对成熟纤维进行组织切片观察发现,成熟纤维横截面周长变短,纤维细胞壁厚度变薄。以上结果表明超量表达GhGA20ox1能促进棉花纤维伸长,并抑制纤维细胞壁增厚。 2.超量表达GhGA20ox1对次生壁合成起始的影响 为明确超量表达GhGA20ox1对纤维发育进程的影响,我们比较了转基因棉花和野生型对照在10~22DPA纤维中的纤维素合成动态和次生壁合成标记基因(CesA1、CesA2、Rac13)的表达水平。在超量表达GhGA20ox1的棉花中纤维素占纤维干重的比例在18~20DPA明显提高,而野生型对照的纤维素含量在16~18DPA明显提高,表明转基因纤维的次生壁合成时期较对照植株延后。Quantity real time-PCR分析表明,CesA1、CesA2和Racl3的表达水平快速升高的时期在超量表达GhGA20ox1的纤维中也较对照延后。这些结果表明超量表达GhGA20ox1可能推迟转基因棉纤维次生壁合成的起始时间。 3.超量表达GhGA20ox1棉花纤维的基因表达谱分析 为从转录水平探索超量表达GhGA20ox1影响棉花纤维发育的分子机理,利用高通量测序方法比较了开花后16天纤维中基因表达的变化。在转基因棉花和对照间,共检测到96个差异表达显著的基因,包括25个上调和76个下调基因。这些基因涉及包括糖代谢、次生代谢、氧化磷酸化在内的33个途径。类黄酮途径中CCR基因上调,而C4H、CHS、F3'H和F3'5'H基因下调,说明超量表达GhGA20ox1在纤维伸长后期抑制类黄酮物质的合成。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S562

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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