摘要:棉花是我国重要的经济作物,也是世界上最重要的天然纤维作物。我国是棉花消费和进口第一大国,也是纺织服装生产贸易第一大国。由于纺织工业的不断进步,人们生活水平及对衣着品质要求的提高,纺织业对棉花纤维品质的要求越来越高,因此寻找优质基因,对棉花纤维品质进行定向分子改良显得十分重要。纤维伸长期和次生壁增厚期对纤维的长度,细度及强度具有重要影响,因此本实验将对一个伸长期和次生壁增厚期优势表达的基因进行功能验证,以期能创制优质棉花材料。
实验室早期克隆了在纤维伸长期及次生壁增厚期优势表达的基因GhPCBER,本研究通过转基因的方法改变GhPCBER在纤维中的表达,探究其在纤维发育中的作用,取得的主要结果如下:
1.对陆地棉中GhPCBER家族进行了序列及表达分析,发现GhPCBER与拟南芥AtPCBER1较为同源,具有NADPH结合区,且在进化上保守。海岛棉与陆地棉中GhPCBER的表达模式较为类似。
2.通过表达量和Southern杂交检测得到符合预期表达量的低拷贝转基因植株。对成熟纤维品质进行考察发现干涉株系马克隆值变低,长度没有明显变化,EXPA2启动子驱动的超量表达株系纤维长度明显变长,马克隆值变低,35S启动子驱动的超量表达株系手梳纤维长度显示纤维长度变长。通过扫描电镜观察纤维横切面芨现EXPA2启动子驱动的超量表达株系纤维细胞的细胞壁变薄。
3.木质素含量测定发现干涉株系中木质素含量升高,与木质素合成相关的基因CAD上调表达,在超量表达株系中正好相反,CAD表达下调。
以上结果可以推测改变GhPCBER的表达可能改变体内木质素合成,进一步影响纤维发育,导致GhPCBER超量表达的棉花纤维变长变细,品质变好。本研究通过探究GhPCBER对纤维发育的作用为棉花纤维品质改良提供了一定的参考。