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棉花是主要经济作物之一,是最重要的天然纺织原料。随着生活水平提高,人们对纤维品质要求也日益增高,对棉花纤维品质的改良已刻不容缓。研究棉花纤维发育机理及调控基因功能可为改良纤维品质提供重要的理论依据,同时,棉花纤维是单细胞,主要成分是纤维素,是研究植物纤维素合成机理的理想材料。纤维素是由纤维素合酶复合体在原生质膜上合成的,目前已报道的棉花纤维素合酶基因有Gh CesA1、GhCesA2和GhCesA3,其中GhCesA1和GhCesA2是次生壁纤维素合成基因,GhCesA3是初生壁纤维素合成基因。
本研究根据棉花CesAs的EST序列,克隆了棉花纤维素合酶基因GhCesA5、GhCesA8和GhCesA10的全长CDs。GhCesA5全长3288bp,编码1096个氨基酸,GhCesA8全长3120bp,编码1039个氨基酸,GhCesA10全长3207bp,编码1069个氨基酸。RNA表达分析表明,GhCesA5和GhCesA10在整个棉纤维发育时期表达持续高水平表达,是典型的初生壁纤维素合酶基因;GhCesA8在次生壁发育时期表达量迅速升高,是次生壁纤维素合酶基因。在陆地棉和海岛棉纤维发育阶段,GhCesA5和GhCesA10的表达模式一致,但是GhCesA8在海岛棉中表达早于陆地棉,且CesA5和CesA8可能存在一定的功能互补。
Western Bloting结果表明,GhCESA1与GhCESA2在棉花开花后9至19天基本不表达,19天前后开始迅速增加;GhSUSY1在棉纤维发育的各个时期持续高量表达。纤维素合酶活性分析结果表明,原生质膜片段越大,酶的活性越高,并且在次生壁发育高峰期时纤维素合酶的活性最高。转基因技术已经成为棉花遗传育种的重要方法,改变纤维素合成关键基因的表达,可能改良纤维品质。本研究选择GhSuSy1和GhSGT1基因,构建了5个棉花转基因载体pC1300-SCFP-GhSuSy1、pC1300-SCFP-GhSGT1、pC1300-E6-GhSGT1、pART-E6-GhSGT1和pART-E6-GhCAL,用花粉管通道法进行棉花转基因操作,已获得部分转基因T0代种子,阳性苗正在筛选中。
本研究根据棉花CesAs的EST序列,克隆了棉花纤维素合酶基因GhCesA5、GhCesA8和GhCesA10的全长CDs。GhCesA5全长3288bp,编码1096个氨基酸,GhCesA8全长3120bp,编码1039个氨基酸,GhCesA10全长3207bp,编码1069个氨基酸。RNA表达分析表明,GhCesA5和GhCesA10在整个棉纤维发育时期表达持续高水平表达,是典型的初生壁纤维素合酶基因;GhCesA8在次生壁发育时期表达量迅速升高,是次生壁纤维素合酶基因。在陆地棉和海岛棉纤维发育阶段,GhCesA5和GhCesA10的表达模式一致,但是GhCesA8在海岛棉中表达早于陆地棉,且CesA5和CesA8可能存在一定的功能互补。
Western Bloting结果表明,GhCESA1与GhCESA2在棉花开花后9至19天基本不表达,19天前后开始迅速增加;GhSUSY1在棉纤维发育的各个时期持续高量表达。纤维素合酶活性分析结果表明,原生质膜片段越大,酶的活性越高,并且在次生壁发育高峰期时纤维素合酶的活性最高。转基因技术已经成为棉花遗传育种的重要方法,改变纤维素合成关键基因的表达,可能改良纤维品质。本研究选择GhSuSy1和GhSGT1基因,构建了5个棉花转基因载体pC1300-SCFP-GhSuSy1、pC1300-SCFP-GhSGT1、pC1300-E6-GhSGT1、pART-E6-GhSGT1和pART-E6-GhCAL,用花粉管通道法进行棉花转基因操作,已获得部分转基因T0代种子,阳性苗正在筛选中。