摘要: 棉花是一种重要的经济作物，与国计民生密切相关，在现代农业发展中处于重要地位。我国不仅在棉花生产方面处于世界先列，同时也是棉花消耗最大的国家之一。但随着人类改造环境活动的加剧，环境逐渐恶化，极大挑战着人类的农业生产。近年来，可耕土地... 展开 棉花是一种重要的经济作物，与国计民生密切相关，在现代农业发展中处于重要地位。我国不仅在棉花生产方面处于世界先列，同时也是棉花消耗最大的国家之一。但随着人类改造环境活动的加剧，环境逐渐恶化，极大挑战着人类的农业生产。近年来，可耕土地面积减少，国家调整种植业产业结构，棉花的种植地逐渐让位于小麦、水稻等粮食作物，而转移到较为干旱、盐碱的土地上进行生产，严重制约棉花产量和品质的提高。因此，提高种植棉花的抗逆性成为当前棉花育种的重要工作之一，而棉花作为一种抗逆能力较强的作物也具有较大的抗逆育种潜力。进一步发掘耐逆基因，创制棉花耐逆新材料，提高棉花耐逆能力，是提高土地利用率，保证棉花可持续生产的重要措施。 内含子是一段特殊的DNA序列，存在于基因中的非编码基因组序列。在真核生物基因转录时，内含子存在于前体RNA中，经过剪接被去除，最终不存在于成熟的RNA分子中。内含子是真核生物基因组中重要的组成部分，广泛存在于真核生物基因组中。一般而言，内含子区域承受的选择压显著低于外显子区域，因此内含子的变异程度要高于编码序列。内含子长度多态性标记(Intron length polymorphisms，ILPs)是一种基于内含子序列的功能标记，即在内含子序列两侧相邻的外显子区域设计引物，扩增整个内含子区域，检测内含子长度多态性。本研究利用两个已测序的二倍体棉种，A基因组亚洲棉（Gossypium arboreum）和D基因组雷蒙德氏棉（Gossypium raimondii）基因组序列信息，发掘这两个棉种同源基因，开发棉花全基因组内含子标记，并利用开发的ILPs进行陆地棉耐盐性状的关联分析及耐盐相关基因的功能研究。主要研究结果如下: 1.全基因组内含子标记的开发及鉴定:通过亚洲棉和雷蒙德氏棉的同源基因比较，从5021个同源基因中开发了10180个内含子标记。选择与逆境相关的9个基因家族成员，共535个内含子标记进行实验验证。发现二倍体棉种亚洲棉和雷蒙德氏棉间的多态率为72.71％，四倍体棉种TM-1和7124间的多态率36.45％。 2.陆地棉耐盐性状的关联分析:利用535个内含子标记检测264个陆地棉种质的遗传多态性，共发现14个多态性内含子标记。整合实验室前期上述材料的简单序列重复(SSRs)多态性分析及耐盐相关性状鉴定结果，发现其中9个内含子标记与10个耐盐性状共存在25个显著相关关系。这9个基因暂时命名为C1至C9。 3.耐盐相关基因的功能分析:对9个耐盐相关ILP标记对应的基因，完成不同组织器官表达及盐诱导表达分析。发现5个基因(C3，C4，C5，C7及C9)在盐胁迫下显著上调表达。其中，C3编码WD40repeat-like superfamily protein，C4编码WRKY DNA-binding protein，C5编码Plasma membrane intrinsic protein，C7编码Cytochrome P450superfamily protein,C9编码mitogen-activated protein kinase。 利用TRV-VIGS技术，沉默目的基因后，通过观察浇灌200mM NaCl植株与浇H2O对照植株的生长势、盐胁迫相关的生理生化等7个指标的变化情况，研究候选基因的耐盐性。我们发现，一个月后，浇H2O的未注射、注射空载及不同基因沉默植株间表型没有差异，而相应浇盐水的植株则生长受到抑制、底部真叶脱落，说明盐胁迫下严重影响植株的生长发育。C3，C4，C7及C9沉默植株真叶脱落要比C5沉默植株、未注射及注射空载植株更严重。通过比较沉默基因盐处理及水对照的变化，与未注射植株相应的盐处理及水对照变化情况的统计学分析，发现C4及C9基因沉默植株与未注射及注射空载植株在盐处理及水对照的变化幅度上，分别有5个性状存在显著差异，同时C7基因沉默植株有两个性状，C3和C5基因沉默植株有一个性状也存在显著差异。综上所述，沉默C3，C4，C5，C7及C9基因可显著影响棉花的耐盐性。 收起