【摘要】：棉花是全球重要的經(jīng)濟(jì)作物之一,是天然纖維的主要來(lái)源,主要應(yīng)用于紡織工業(yè)。棉纖維是棉花的主要產(chǎn)物,是由胚珠外表皮細(xì)胞發(fā)育而來(lái)的單細(xì)胞毛狀體。在棉纖維發(fā)育過(guò)程中,胚珠表皮纖維細(xì)胞的數(shù)量直接影響棉花的產(chǎn)量,纖維細(xì)胞的伸長(zhǎng)程度影響棉花的纖維品質(zhì)。因此通過(guò)定位與棉花纖維細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)的基因,克隆并進(jìn)行功能預(yù)測(cè)和驗(yàn)證,對(duì)系統(tǒng)闡述棉花纖維生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控機(jī)制以及棉花植株形態(tài)建成的分子機(jī)制具有重要的理論及現(xiàn)實(shí)意義。棉花超短纖維突變體li1是研究纖維伸長(zhǎng),初生細(xì)胞壁和次生細(xì)胞壁增厚的理想材料。研究表明,li1突變體是因在纖維伸長(zhǎng)初期缺失導(dǎo)致纖維伸長(zhǎng)受阻的,LI1基因是一個(gè)肌動(dòng)蛋白基因,是細(xì)胞骨架的原材料,在纖維細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中扮演著重要角色。本研究以陸地棉超短纖維突變體li1為材料,用圖位克隆的方法確定LI1基因,初步提供其在纖維伸長(zhǎng)過(guò)程中的功能。通過(guò)圖位克隆的方法,將LI1基因定位于分子標(biāo)記W260和W385之間,約890Kb的物理距離。結(jié)合最新研究進(jìn)展,克隆并分析LI1基因,該基因全長(zhǎng)1134 bp,由4個(gè)外顯子和3個(gè)內(nèi)含子組成,編碼377個(gè)氨基酸,cDNA序列192 bp處G堿基突變?yōu)門堿基,堿基的突變?cè)诎被崴缴媳憩F(xiàn)為甘氨酸突變?yōu)槔i氨酸。通過(guò)LI1基因同源序列分析和蛋白結(jié)構(gòu)分析,得知LI1基因是高度保守的肌動(dòng)蛋白基因。利用VIGS技術(shù)對(duì)LI1的功能分析進(jìn)行初步驗(yàn)證,結(jié)果出現(xiàn)與li1突變體葉片相似的表型,與預(yù)期結(jié)果相符,初步預(yù)測(cè)該基因可能就是目的基因。接著克隆并分析了LI1基因的啟動(dòng)子序列,發(fā)現(xiàn)克隆出的陸地棉li1突變體和海島棉3-79的啟動(dòng)子序列,經(jīng)比對(duì)兩者的啟動(dòng)子序列相同,但該基因在兩種材料中的表達(dá)量差異巨大,由此推斷在兩親本中基因的表達(dá)量差異是由轉(zhuǎn)錄后調(diào)控造成的,有可能有特異的siRNA在調(diào)控。為確定LI1基因核心啟動(dòng)子區(qū)域,構(gòu)建7個(gè)與GUS報(bào)告基因相連的啟動(dòng)子缺失表達(dá)載體,經(jīng)GUS組織化學(xué)染色后發(fā)現(xiàn),441 bp的啟動(dòng)子片段就具有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)錄活性,該啟動(dòng)子序列可以代替一般的啟動(dòng)子序列應(yīng)用于棉花轉(zhuǎn)基因育種。另外,構(gòu)建了超表達(dá)載體,CRISPR/Cas9載體,酵母雙雜交誘餌載體和瞬時(shí)表達(dá)載體,為進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。本次研究主要是LI1基因的基礎(chǔ)性研究。到目前為止,關(guān)于LI1基因啟動(dòng)子序列的相關(guān)分析尚未報(bào)道,我們最主要的研究成果就是發(fā)現(xiàn)LI1啟動(dòng)子具有較強(qiáng)活性,通過(guò)在線軟件PlantCARE初步分析和相關(guān)植物表達(dá)載體構(gòu)建,以期豐富植物誘導(dǎo)型啟動(dòng)子種類,為植物遺傳育種改良提出理論依據(jù)。
【圖文】：

十月中下旬收花，在此期間影響棉花產(chǎn)量和質(zhì)量的因素除環(huán)境因素外，植物有一定的影響。 棉花纖維的發(fā)育花纖維是由胚珠外表皮細(xì)胞發(fā)育而來(lái)的單細(xì)胞毛狀體。在高等植物界中是高度式單細(xì)胞，在 4 周的時(shí)間里，它的伸長(zhǎng)程度能超過(guò) 30 mm，但直徑卻只有 30 et al., 2006），這使它成為研究細(xì)胞極性生長(zhǎng)的重要模型（Kim and Triplett, 2001維發(fā)育可分為四個(gè)重疊時(shí)期，即起始分化（0-5 天）、纖維伸長(zhǎng)（5-20 天）、厚（次生壁合成）（20-45 天）以及脫水成熟（40-50 天）4 個(gè)時(shí)期（Ruan and Chou Basra et al., 1984; Arpat et al., 2004; Lee et al., 2006, 2007; 見圖 1-1）。這四個(gè)發(fā)棉花的產(chǎn)量和質(zhì)量都會(huì)有影響，纖維起始分化決定胚珠中纖維細(xì)胞的數(shù)量，纖化的早晚影響成熟纖維的長(zhǎng)度，而纖維伸長(zhǎng)時(shí)期和細(xì)胞壁增厚時(shí)期影響纖維的質(zhì)（Shi et al., 2005）。

短絨更沒(méi)長(zhǎng)絨；超短纖維突變體（例如 li1, li2 和 lix），種子表面有Karaca et al., 2002; Kohel et al., 1992）；光子突變體（例如 n1, sma子表面沒(méi)短絨有長(zhǎng)絨（Sun et al., 2012; Turley and Kloth, 2002）。突變體能證明那些未知基因在棉花發(fā)育不同階段的功能。例如：光ess-lintless）和 sma-4，可能是在棉花纖維發(fā)育的起始時(shí)期發(fā)生了突體 li1 和 li2，已證實(shí)某些基因是在纖維發(fā)育伸長(zhǎng)和次生壁生成時(shí)期l., 2005）。這篇文章選用的棉花超短纖維突變體 li1（Ligon-lintless Griffee 和 Ligon 發(fā)現(xiàn)，屬于顯性單基因遺傳（Kohel et al., 1992）株矮小，葉片卷曲，，莖稈扭曲（Griffee and Ligon, 1929; 見圖 1-2）開花數(shù)量少，棉花纖維屬于短絨，纖維長(zhǎng)度一般不超過(guò) 0.5 cm（M; 見圖 1-2）。li1 突變體在纖維發(fā)育起始時(shí)期與 WT 植株并無(wú)差異失，導(dǎo)致纖維伸長(zhǎng)受阻（朱勇清，等 2003）。這種突變體表型明在研究棉花纖維伸長(zhǎng)和形態(tài)建成等方面是必不可少的理想實(shí)驗(yàn)材料
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S562

【參考文獻(xiàn)】

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1 王洪振,程焉平;細(xì)胞核內(nèi)肌動(dòng)蛋白參與基因轉(zhuǎn)錄的研究進(jìn)展[J];吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年02期

2 朱勇清,許可香,陳曉亞;棉花li突變體生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸?shù)臏p弱[J];植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào);2003年01期

3 馬淑萍,蔡派,熊宗偉,項(xiàng)時(shí)康;中國(guó)棉花品質(zhì)現(xiàn)狀及其國(guó)際地位(續(xù))[J];中國(guó)棉花;2002年11期

4 閻隆飛,劉國(guó)琴,肖興國(guó);從花粉肌動(dòng)蛋白到作物雄性不育[J];科學(xué)通報(bào);1999年23期

5 李俊堯;劉林;;棉花纖維性狀簡(jiǎn)介[J];河南農(nóng)林科技;1979年12期

6 暬龍飛,石德權(quán);高等植物中的收縮蛋白[J];Acta Biochimica et Biophysica Sinica;1963年04期

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1 程海亮;棉花顯性無(wú)腺體基因Gl_2~e的精細(xì)定位與克隆[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2014年

本文編號(hào)：2704561