摘要: 棉花是世界上可再生纤维的主要来源，主要用于纺织品生产，在全球纺织工业中发挥着重要作用。棉纤维是从胚珠表皮中分化出来的单细胞，是研究细胞伸长，多倍化和细胞壁生物合成的重要模型。随着纺纱速度的加快和人们生活水平的提高，提高棉纤维质量的... 展开 棉花是世界上可再生纤维的主要来源，主要用于纺织品生产，在全球纺织工业中发挥着重要作用。棉纤维是从胚珠表皮中分化出来的单细胞，是研究细胞伸长，多倍化和细胞壁生物合成的重要模型。随着纺纱速度的加快和人们生活水平的提高，提高棉纤维质量的需求越来越强烈。因此，挖掘棉花纤维发育基因，了解纤维细胞的发育模型，阐明棉花纤维发育和调控的分子机制，对于充分利用棉花基因资源，提高棉花产量及纤维品质，甚至开发人造纤维具有重要意义。 本文根据实验室前期定位的纤维比强度相关QTL位点，结合海岛棉基因组功能注释信息(Gossypium _barbadense/HAU-AD2_genome _v2.0)，利用实时荧光定量(Quantitative Real-time PCR， qRT-PCR)方法，以8个纤维强度极端差异材料，对筛选出来的纤维差异表达基因进行表达分析，最终克隆到纤维发育候选基因GbMYB5、GbRPL23A、GbWDL2并进行生物信息学分析，以模式作物拟南芥为参考，应用病毒介导的基因沉默等实验方法，验证候选基因功能，初步了解候选基因的表达模式和分子功能，具体结论如下： 1.以实验室前期纤维比强度QTL位点注释基因与新海21号和新陆中36纤维发育不同时期的RNA-seq富集到的差异表达基因为基础，根据纤维发育相关通路以及RPKM(ReadsPerKilobaseofexonmodelperMillionmappedreads,每1百万个map上的reads中map到外显子的每1K个碱基上的reads个数)值，共同筛选出14个纤维差异表达基因。 2.对14个纤维发育差异表达基因的表达量进行qRT-PCR分析，在0、5、10、15、20、25、30DPA(days post anthesis)的纤维发育时期里，9个基因的表达量在纤维强度极端材料间表现出不同差异，其中MYB5、AXS2、WNK8、SAP7、RPL23A基因的表达量在纤维发育伸长，次生壁合成加厚阶段表现出显著或极显著差异；在8份海岛棉纤维强度极端材料，其纤维强度与基因表达量相关性分析表明：在纤维发育伸长，次生壁合成加厚阶段MYB5、RPL23A、WDL2及AXS2基因的表达量与纤维强度呈显著或极显著正相关； 3.根据qRT-PCR分析结果，克隆GbMYB5、GbRPL23A、GbWDL2三个基因编码区序列，GbMYB5是一个R2R3-MYB类转录因子，含有一个高度保守的HTH-mybDNA-bindingdomain，符合MYB转录因子特征；GbRPL23A是一个60S核糖体蛋白，属于极亲水性稳定蛋白，含有核糖体蛋白L14蛋白结构域；GbWDL2是一个WVD2/WDL家族的新型植物特异性微管结合蛋白，属于亲水性不稳定蛋白，包含了高度保守的TPX2结构域。三个基因在不同组织中也均有表达，除GbMYB5在花瓣中显著表达，其他组织中的三个基因的表达量均低于高FS(fiberstrength，纤维强度)材料纤维发育伸长与次生壁合成阶段，进一步说明这些基因主要在纤维发育中发挥作用。 4.GbMYB5,GbRPL23A在海岛棉中成功实现基因沉默，海岛棉5917的沉默效率显著高于新海21号；qRT-PCR显示，在沉默成功的两个基因15d棉花叶片中，与纤维伸长及次生壁合成加厚的相关转录因子、下游基因，表达量有极显著的变化，表明GbMYB5，GbRPL23A可能通过调控纤维细胞伸长期和加厚期相关基因的表达从而影响棉花纤维的发育，影响棉花纤维品质。 收起