【摘要】：開花是高等植物重要的生理特征之一,植物的花期調(diào)控也一直是植物分子生物學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。棉花是重要的經(jīng)濟(jì)作物,但近年來棉花種植面積減少,糧棉爭(zhēng)地矛盾突出,同時(shí),棉花具有無限生長(zhǎng)習(xí)性,給棉花收獲帶來很大困擾,因此培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的短季棉(Short Season Cotton)和調(diào)控花期長(zhǎng)短成為解決糧棉爭(zhēng)地、提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的重要方法。早熟性是短季棉育種目標(biāo)的重要性狀之一,棉花的早花可縮短生育期,促進(jìn)其早熟;另一方面,調(diào)控開花時(shí)期長(zhǎng)短,使棉花集中開放、集中吐絮,有利于機(jī)械化收獲,減少人力、物力投入,在棉花生產(chǎn)中也具有重要意義。根據(jù)前人研究,表明FT(FLOWERING LOCUS T)、AP1(APETALA1)基因是促進(jìn)植物開花的關(guān)鍵基因,所以本實(shí)驗(yàn)選取這兩個(gè)基因作為目的基因,在棉花中驗(yàn)證其功能,同時(shí)利用RNA-seq技術(shù)對(duì)花期不同的材料進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析,以期挖掘新的與開花時(shí)間相關(guān)的基因,解析棉花花期調(diào)控規(guī)律及分子基礎(chǔ)。主要研究成果如下:1、對(duì)FT、AP1兩個(gè)基因的氨基酸序列進(jìn)行比對(duì),發(fā)現(xiàn)FT基因在物種進(jìn)化過程中變異很小,保守性很強(qiáng),而AP1基因有一定的變異,但在棉花中保守性強(qiáng)。2、通過構(gòu)建GhFT和GhAP1基因的超表達(dá)(OE)載體,將這兩個(gè)基因?qū)朊藁ㄖ醒芯科鋵?duì)開花時(shí)間的調(diào)控作用。對(duì)T_1、T_2代進(jìn)行鑒定和觀察,發(fā)現(xiàn)GhFT-OE中雖然陽性單株目的基因表達(dá)量上升,但未出現(xiàn)提前開花的現(xiàn)象;GhAP1-OE中的陽性植株株型緊湊,開花提前并集中開放,果枝整體較多、花量多,與前人的研究較為一致。3、對(duì)棉花早開花(ERLY-F)、晚開花(LATE-F)、不開花(NON-F)三種材料的頂端分生組織進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)它們?cè)谛螒B(tài)上存在較大差別,開花材料頂端隆起,細(xì)胞分布規(guī)則,不開花材料頂端平整,細(xì)胞排布雜亂。因此選取這三個(gè)材料的起始發(fā)育原基,提取RNA,利用RNA-seq技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。4、將樣品分為三個(gè)比較組:NON-F_vs_ERLY-F、NON-F_vs_LATE-F、LATE-F_vs_ERLY-F。測(cè)序結(jié)果表明,以NON-F為對(duì)照,ERLY-F、LATE-F兩個(gè)開花材料中下調(diào)表達(dá)的差異基因比上調(diào)表達(dá)的多,分別為7999個(gè)和6459個(gè),推測(cè)這部分基因可能與抑制開花相關(guān);以LATE-F為對(duì)照,ERLY-F中上調(diào)表達(dá)基因較多,為5755個(gè),推測(cè)這部分基因可能與促進(jìn)開花相關(guān),另外有1993個(gè)DEGs同時(shí)存在于三個(gè)分組中,表明這部分基因可能對(duì)開花與否、開花時(shí)間早晚都有調(diào)控作用;Gene Ontology(GO)注釋分析表明,與轉(zhuǎn)錄調(diào)控和DNA模板化、核苷酸的轉(zhuǎn)錄調(diào)控、激酶活性等功能相關(guān)的基因與能否開花密切相關(guān),與羧酸代謝、催化活性、氧化還原酶活性等功能相關(guān)的基因與開花時(shí)間早晚密切相關(guān);KEGG pathway分析表明,與能否開或開花時(shí)間早晚相關(guān)的差異表達(dá)基因主要富集在光合作用碳固定、晝夜節(jié)律、α-亞麻酸代謝等代謝途徑上;在差異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子中,主要的轉(zhuǎn)錄因子家族有bHLH、NAC、MYB-related、ERF、WRKY、C2H2、MYB,這七類轉(zhuǎn)錄因子家族在開花時(shí)間的調(diào)控中發(fā)揮了重要作用。
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S562;Q943.2
【圖文】：

蒙德氏棉、亞洲棉的 FT 基因親緣關(guān)系較近，說明在棉花中該基因保守性中的 FT 基因與西紅柿、水稻、擬南芥、大豆親緣關(guān)系較遠(yuǎn)（圖 3），說序列比對(duì)差異不明顯，但在進(jìn)化中也還是有一定變化。mMMMMMMMMMSPPPPPPPAL......GGSRRRRRRGSRDDDDDESGrRRRRRRRRRDDDDDDDND........DpPPPPPPPPPlLLLLLLLLLvVVVVVVVVVvVVVVVVVVVgGGGGGGGGGSRRRRRRRRVVVVVVVVIVIIIIIVIVgGGGGGGGGGDDDDDDDEDvVVVVVVVVVLLLLLLLILdDDDDDDDDDpPPPPPPPPPfFFFFFFFFFTTTTTTTEVRRRRRRRIRLSSSSSTSIVIIIIIIITSSSSSSGPNLLLLLLLFLKRRRRRRRSvVVVVVVVVVTTTTTTITSyYYYYYYYYYGAAAAARGGHTTTTTDNArRRRRRRRRREDDDDDEEIvVVVVVVVVVTNNNSSNGSnNNNNNNNNNgGGGGGGGGGLVVVVVCCCDEEEEEEEElLLLLLLLLLRKKKKKRKKpPPPPPPPPPsS

進(jìn)化樹分析顯示陸地棉 Dt 和 At 基因組、海島棉 At 基因組、洲棉的 AP1 基因親緣關(guān)系較近，說明在棉花中該基因保守性很強(qiáng)；而與可可、大豆、擬南芥親緣關(guān)系較遠(yuǎn)（圖 4），再次表明該基因在不化較大。P1-AA1P1-DD1P1-AA1P11P11P11P11P11sensus mMMMMMMMMgGGGGGGGGrRRRRRRRRgGGGGGGGGrRRRRRRRRvVVVVVVVVQQEQQQQQlLLLLLLLLkKKKKKKKKrRRRRRRRRiIIIIIIIIeEEEEEEEEnNNNNNNNNkKKKKKKKKiIIIIIIIInNNNNNNNNrRRRRRRRRqQQQQQQQQvVVVVVVVVtTTTTTTTTfFFFFFFFFsSSSSSSSSkKKKKKKKKrRRRRRRRRrRRRRRRRRAASAAAAAgGGGGGGGGlLLLLLLLLLLFLLLLLkKKKKKKKKkKKKKKKKKaAAAAAAAAhHHHHHHHHeEEEEEEEEIILIIIIIsSSSSSSSSIIVIIVVVlLLLLLLLLcCCCCCCCCdDDDDDDDDaAAAAAAAAeEEEEEEEEvVVVVVVVVaAAAAAAAAlLLLLLLLLIIIIIVIIvVV

分析 b. 進(jìn)化樹構(gòu)建； GaAP1：亞洲棉；GhAP1-AA：陸地棉 At 亞組；GrAP1：雷蒙德氏棉；Gh陸地棉 Dt 亞組；GbAP1-AA：海島棉 At 亞組；TcAP1：可可；GmAP1：大豆；AtAP1：擬南芥。Figure4 Sequence comparative analysis and phylogenetic analysis of AP1 among different plantsa.Sequence comparative analysis of AP1 among different plants based on amino acid sequence.genetic analysis of AP1 among different plants based on amino acid sequence. GaAP1: Gossypium arboreAA: Gossypium hirsutum At Subgenome; GrAP1: Gossypium raimondii; GhAP1-DD: Gossypium hirsutum; GbAP1-AA: Gossypium barbadense At Subgenome; TcAP1: Theobroma cacao(L.); GmAP1: Glycine mAtAP1: Arabidopsis thaliana.、AP1 基因轉(zhuǎn)化與鑒定花 T1代陽性植株篩選花粉管通道法將 GhFT 基因和 GhAP1 基因的超表達(dá)（OE）載體在棉花中，收取轉(zhuǎn)化 T1代種子在海南進(jìn)行加代篩選。Basta 篩選后，取長(zhǎng)勢(shì)良好的 DNA，進(jìn)行 PCR 擴(kuò)增驗(yàn)證。PCR 擴(kuò)增條帶如圖 5 所示，選取特異性的長(zhǎng)度的亮帶為陽性植株，用于 T2代表型的進(jìn)一步鑒定。T-OE 陽性

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張春蘭;秦孜娟;王桂芝;紀(jì)志賓;王建民;;轉(zhuǎn)錄組與RNA-Seq技術(shù)[J];生物技術(shù)通報(bào);2012年12期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張曉紅;陸地棉開花相關(guān)基因的功能研究及調(diào)控分析[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2817135