海島棉D(zhuǎn)ELLA蛋白基因GbGAI2的功能及其表達(dá)分析.pdf

1、棉花作為棉紡織業(yè)的原材料，與人們的日常生活密切相關(guān)，是一種全球性的重要經(jīng)濟(jì)作物，也是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略物資。海島棉又名長(zhǎng)絨棉，其纖維細(xì)長(zhǎng)，強(qiáng)力高，紡紗性能極佳，在我國(guó)僅在新疆的部分地區(qū)出產(chǎn)長(zhǎng)絨棉，產(chǎn)量極為有限。棉花纖維是由胚珠表皮細(xì)胞經(jīng)起始分化、伸長(zhǎng)、次生壁加厚等一系列過程發(fā)育形成的。起始期分化成纖維的胚珠表皮層細(xì)胞數(shù)量決定了單個(gè)胚珠的纖維數(shù)量。在纖維的延伸期，纖維細(xì)胞從一個(gè)突起開始迅速延伸，延伸的長(zhǎng)度將決定纖維的長(zhǎng)度。所以，纖維發(fā)育

2、的起始期和延伸期對(duì)棉纖維的產(chǎn)量起著決定性的作用，研究胚珠表皮細(xì)胞分化成長(zhǎng)絨纖維的細(xì)胞命運(yùn)決定過程以及纖維延伸的分子機(jī)制，對(duì)提高纖維的產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要的意義。
　　赤霉素(Gibberellins，GA)作為一種重要的植物激素，廣泛存在于各種植物中，在植物的很多生長(zhǎng)階段發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用。棉花纖維的發(fā)育是由各種激素共同調(diào)控的結(jié)果，其中赤霉素對(duì)棉纖維的分化和發(fā)育起促進(jìn)作用。但其調(diào)控分子機(jī)理并不清楚。DELLA蛋白是一類GRAS家族蛋白

3、，作為GA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的一類重要蛋白因子，主要起負(fù)調(diào)控作用，抑制GA信號(hào)向下游傳遞。生物活性GA與質(zhì)膜外受體GID1結(jié)合，誘導(dǎo)DELLA蛋白通過泛素化蛋白酶通道降解，解除DELLA蛋白的抑制作用，進(jìn)而調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)發(fā)育。棉花中存在4個(gè)DELLA蛋白基因，且每個(gè)基因都具有多個(gè)拷貝。
　　本實(shí)驗(yàn)利用同源克隆的方法，克隆得到一個(gè)海島棉中DELLA蛋白同源基因GbGAI2，氨基酸序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)，該基因編碼的氨基酸序列與陸地棉D(zhuǎn)ELLA蛋白

4、GhGAI2的氨基酸序列相似度高達(dá)90.13％，且GbGAI2蛋白具有GRAS蛋白家族所有的典型結(jié)構(gòu)域，由此推測(cè)GbGAI2蛋白屬于植物特有的GRAS轉(zhuǎn)錄因子的DELLA亞族，并有可能參與GA信號(hào)通路調(diào)節(jié)。本研究將海島棉D(zhuǎn)ELLA蛋白全長(zhǎng)基因GbGAI2b及其N端DELLA區(qū)缺失體片段Gbgai2b置于35S強(qiáng)啟動(dòng)子下，構(gòu)建p35S::GbGAI2b和p35S::Gbgai2b兩個(gè)過量表達(dá)載體。將實(shí)驗(yàn)室已構(gòu)建好的過量表達(dá)載體p35S::

5、GbGAI2a和p35S::Gbgai2a轉(zhuǎn)野生型擬南芥，獲得T3代轉(zhuǎn)基因植株，觀察表型，統(tǒng)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)，研究海島棉GbGAI2a基因的功能。結(jié)果表明，GbGAI2可能與植物花器官的發(fā)育，果莢的形狀以及葉形的發(fā)育有關(guān)，此外，GbGAI2可能還對(duì)植物毛狀體的形成具有影響作用。利用半定量RT-PCR的方法分析海島棉D(zhuǎn)ELLA蛋白基因GbGAI1，GbGAI2，GbGAI4a和GbGAI4b在海島棉花后胚珠的不同發(fā)育階段的表達(dá)情況，結(jié)果表明，在