棉花種質(zhì)耐堿性鑒定及GhMGL11耐堿基因功能驗證.pdf

1、鹽堿脅迫是制約棉花產(chǎn)量和品質(zhì)提高的重要環(huán)境因子。提高棉花耐鹽堿性，對提高棉花生產(chǎn)具有重要意義。本研究針對萌發(fā)期和三葉期對棉花種質(zhì)進行耐堿性鑒定。棉花三葉期是脅迫敏感時期，選用耐堿棉花陸地棉材料中9807，在三葉期對其進行不同鹽堿處理。分析其表型變化，并結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)比較分析耐鹽和耐堿之間的差異，挖掘棉花耐堿相關(guān)基因和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。對耐堿基因GhMGL11進行了初步功能分析，為棉花育種工作提供一定的參考。主要研究結(jié)果總結(jié)如下:
　　1、

2、對不同品種的棉花種質(zhì)材料在萌發(fā)期進行堿處理，初步對棉花萌發(fā)期進行了耐堿性鑒定。25mM Na2CO3，萌發(fā)處理5d，計算種子相對胚根成活率作為耐堿性的鑒定指標(biāo)，將種質(zhì)耐堿性分為四個等級:抗、耐、不耐、敏，并對31份材料進行了耐堿性評價。對萌發(fā)期鑒定的8份材料進行了三葉期含水量和葉綠素含量的測定，結(jié)果顯示品種耐堿性與萌發(fā)期結(jié)果基本一致。通過萌發(fā)期鑒定和三葉期篩選，得到耐堿性陸地棉材料中9807，用作下一步轉(zhuǎn)錄組分析的試驗材料。
　　

3、2、對陸地棉中9807三葉期進行不同的鹽堿處理(Na2CO3，NaCl和NaOH)，在根和葉中分別找到25929個、6564個差異表達基因(DEGs)。其中對Na2CO3脅迫下根和葉共有的762個差異基因進行了聚類分析，找出表達模式相同的cluster，挖掘出特異性表達的耐堿候選基因(A12G2168:胱硫醚γ-合成酶基因GhMGL11)。
　　3、在陸地棉中克隆了GhMGL11基因，該基因的編碼區(qū)序列全長1359bp，編碼452

4、個氨基酸，親水性蛋白，亞細(xì)胞定位于細(xì)胞質(zhì)，無信號肽。含有保守結(jié)構(gòu)域Cys_Met_Meta_PP，屬于PLP(Pyridoxal phosphate)依賴性氨基轉(zhuǎn)移酶。陸地棉中存在23個含有Cys_Met_Meta_PP結(jié)構(gòu)域的基因。通過轉(zhuǎn)基因的方法將該基因?qū)霐M南芥中，過表達GhMGL11基因的擬南芥萌發(fā)期根長增加，VIGS沉默GhMGL11基因的棉花幼苗對堿脅迫的傷害更敏感。
　　4、棉花在NaCl脅迫下，SOS(salt o

5、verly sensitive)、NHX(Na+/H+exchanger)、CHX(Cation/H+exchangers)等參與調(diào)控離子穩(wěn)態(tài)的基因顯著上調(diào)表達;NaOH脅迫下，調(diào)控糖代謝相關(guān)基因顯著上調(diào)表達。Na2CO3脅迫下，高pH對植物細(xì)胞造成損傷，引起細(xì)胞中調(diào)控果膠合成酶相關(guān)基因的表達，加固細(xì)胞壁合成，從而抵御高pH傷害。ATPase的水解作用產(chǎn)生H+，中和細(xì)胞質(zhì)的OH-。同時，還會引起植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和ROS關(guān)鍵酶活性的激活來