【摘要】：棉花是世界上最重要的經濟作物之一,中國是世界上最大的紡織品生產和消費國。然而隨著社會的不斷發(fā)展,人們對自身及環(huán)境的健康可持續(xù)發(fā)展要求越來越高。天然彩棉是人們利用現(xiàn)代科學技術培育出來的新型棉花品種,天然彩棉由于無需化學印染,無污染、且含有抗氧化物質,純天然且對皮膚無任何刺激等特性,因而大量減少對人體健康及環(huán)境產生危害,符合大眾對于健康、環(huán)保、無污染的要求。同時天然彩色棉纖維生產紡織品時減少了大量漂白、印染等化學處理,所以可以滿足人們追求自然、和諧、環(huán)保紡織品要求,減少對生態(tài)環(huán)境的污染�；ㄇ嗨厥菑V泛存在于植物體內的一種色素,也是植物重要的二級代謝產物,屬于類黃酮類化合物。而彩色棉纖維就是由花青素及其衍生物在棉纖維腔累積而成,所以關于棉花花青素代謝通路中關鍵基因的表達研究至關重要。陸地棉紫化突變體HS2的紫化突變是由于花青素代謝途徑中下游關鍵酶基因被破壞而導致突變,從而使得整個植株呈現(xiàn)紫色。本實驗以花青素苷和原花青素含量都極其豐富的陸地棉紫化突變體HS2作為材料,在棉花全基因組數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)了與棉花花青素代謝通路中調控花青素合成與累積的相關基因,并對其進行生物信息學分析,篩選出了花青素代謝通路中的三個關鍵酶基因CHS、ANS和LAR即查爾酮合成酶、花青素合成酶和無色花青素還原酶基因;利用實時熒光定量PCR(qRT-PCR)檢測了這些基因在棉花纖維不同發(fā)育階段中的轉錄水平變化,分析了花青素合成代謝相關基因在棉纖維的不同發(fā)育時期的相對表達含量;對影響植物光合作用的隱花色素基因進行了定量分析;分析了不同雜交組合不同發(fā)育階段的花青素苷和原花青素的總含量,進行花青素代謝通路中關鍵基因表達分析,并對它們之間的相關性進行了初步分析。獲得如下實驗結果:1.利用棉花紫化突變體HS2和多個彩色纖維品種/品系,獲得了多個雜交組合,分別為HS2和棕絮1號雜交、HS2和綠絮1號雜交、HS2和新彩1號雜交、HS2和棕絮1-52淺雜交、HS2和棕絮1-61深雜交、HS2和新彩5號雜交、HS2和新彩7號雜交及HS2和新彩7586雜交,Fi雜交組合自交,獲得F2代性狀分離群體。從中篩選了優(yōu)勢組合,確定了棉絮色澤和重要農藝性狀。分別對F1雜交組合和F2不同組合進行了葉片光合作用生理生化分析,同時也對F1雜交組合后代不同品系棉花的棉鈴、棉纖維長度和棉籽的表型進行了比較分析。2.測定天然彩棉和其雜交組合中不同種類棉花葉片的花青素苷和原花青素總含量。運用紫外分光光度計,通過pH示差法測定不同品系棉花葉片花青素苷的總含量,使用DMACA化學反應法測定不同種類棉花葉片花青素的總含量。通過紫化突變體HS2與彩棉親本雜交來改變雜交組合后代棉葉片中花青素的含量,以此來探究利用紫化突變體進行不同種類棉花中花青素代謝途徑變化的影響及利用紫化性狀的后代選擇。3.使用qRT-PCR測定突變體幼苗中的隱花色素基因cry1-2、cry1-4、cry2-1和cry2-4在不同光源不同光照時長條件下的表達情況。重點研究了cry1-2和cry2-1基因在藍光、紅光和自然光三種不同條件下的表達情況。探究隱花色素基因在不同光照條件下對棉花葉片和纖維中花青素及聚合物累積的影響。4.測定CHS、ANS和LAR三個基因在不同彩棉雜交組合棉葉片和不同發(fā)育時期棉纖維中的表達情況。通過NCBI分析了棉花中CHS、ANS和LAR的基因序列,用ABI公司提供的Primer Express 5.0軟件設計相關基因表達分析PCR引物。運用實時熒光定量PCR儀測定CHS、ANS和LAR這三個基因在棉花纖維不同發(fā)育時期的表達情況。并將CHS、ANS和LAR這三個基因的表達情況和纖維不同發(fā)育時期花青素苷和原花青素的總含量進行相關性分析。探究雜交后代組合不同品系棉花的花青素代謝通路中關鍵基因CHS、ANS和LAR表達差異,為進一步明確棉花花青素在棉纖維中合成代謝途徑提供依據(jù)以及利用紫化突變體進行彩色纖維改良初步研究。5.綜合分析了 CHS、ANS和LAR三個關鍵基因在紫化突變體和不同彩棉組合中棉葉片以及棉纖維不同發(fā)育階段的相對表達含量的變化差異,表明紫化突變體中花青素合成代謝的異常,能明顯影響纖維中花青素的累積,為進一步的彩色纖維的遺傳改良打下堅實的基礎。本實驗研究隱花色素基因與花青素代謝通路關鍵基因,探索不同光照條件下CHS、ANS、和LAR基因對不同品系棉花纖維在不同發(fā)育階段花青素積累的影響,為以后利用隱花色素與關鍵基因調控花青素、原花青素的代謝提供科學依據(jù),并為基因工程改良彩色纖維打下理論基礎。
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【學位授予單位】：杭州師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S562

【參考文獻】

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1 宮硤;薛靜;張曉東;;植物花青素合成途徑中的調控基因研究進展[J];生物技術進展;2011年06期

2 周生茂;王玲平;向s，

本文編號：2489058