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棉花是世界上最重要的经济作物之一,同时,棉花纤维也是世界上重要的纺织原料之一。棉花在我国的国名经济中占有重要的地位。为提高我国原棉在国际市场上的竞争力,急需对我国原棉的品质进行改良,以适应国内及国外市场的需求。
棉纤维是由棉花胚珠外珠被表皮层的单细胞发育而成,其发育过程大致可分为4个阶段:棉花纤维的起始、棉花纤维的伸长、次生壁的增厚和脱水成熟。棉纤维发育过程中有大量的基因,分离、鉴定纤维发育相关基因不仅可以理解纤维发育的分子机理,还可以为利用基因工程改良纤维品质提供了目的基因。
本研究以陆地棉品种为材料,扩增并克隆了三个棉花蓝铜类蛋白基因:
(1)GhBCP1 (GenBank登录号:EF222282),以TM-1为材料,利用mRNA荧光差异显示(FDD)结合cDNA末端快速扩增技术克隆到全长为721 bp的cDNA序列,开放阅读框长度为528 bp,编码176个氨基酸,分子量为17.99 kD。NCBI CDS分析发现该基因的氨基酸序列在35~115 aa处是1个质体蓝素类的保守区域;
(2)GhBCP2 (GenBank登录号:FJ495087),从Gene Bank中找到一个5端不完整的棉花蓝铜EST序列,以新陆早13号为材料,利用cDNA末端快速扩增技术克隆到全长692 bp的cDNA序列,开放阅读框长度为519 bp,编码173个氨基酸,分子量为18.68 kD。NCBI CDS分析发现该基因的氨基酸序列在36~116 aa处是1个质体蓝素类的保守区域;
(3)GhBCP3 (GenBank登录号:FJ590955),从Gene Bank中找到一个5端不完整的棉花蓝铜EST序列,以新陆早13号为材料,利用cDNA末端快速扩增技术到全长634 bp的cDNA序列,开放阅读框长度为513 bp,编码171个氨基酸,分子量为18.95 kD。NCBI CDS分析发现该基因的氨基酸序列在36~116 aa处是1个质体蓝素类的保守区域。
利用实时荧光定量PCR技术对不同器官(组织)来源的RNA进行分析,从表达特征来看,GhBCP1在根、茎、叶中不表达,在花中少量表达,在胚珠和纤维细胞中表达,并在开花后6-18天的纤维中持续高效表达,18天后减弱,是一个棉纤维优势表达基因;GhBCP2在根中不表达,在茎、叶、花、胚珠和纤维细胞中表达,在开花后第9天的纤维中表达开始减弱;GhBCP3在茎中不表达,在根、叶、花、胚珠和纤维细胞中表达,在开花后3-9天的纤维中持续高效表达,9天后减弱,是一个棉纤维优势表达基因。
这些研究为揭示棉纤维发育机理和纤维品质的分子改良打下了基础。