论文部分内容阅读
棉花作为世界上最重要的经济作物之一,因为其生长环境要求温度较高,所以热带和亚热带地区种植较多。棉花纤维是纺织、造纸等工业原料,具有很高的经济价值。棉花纤维是由外表皮单细胞突起高度增长和增厚的结果,成熟的棉纤维纤维素含量高达90%以上。因此,棉纤维是一种研究细胞伸长、次生壁合成的模式系统。棉纤维发育分为四个阶段,影响棉纤维密度的起始阶段,影响棉纤维长度的伸长阶段,影响棉纤维强度的次生壁加厚阶段以及脱水成熟阶段。本实验室在棉花基因组中分离克隆了一个Ⅱ类KNOX基因GhKNL1,之前的实验表明该基因在棉纤维次生壁时期高度表达,影响棉纤维细胞次生壁发育,但是该基因具体是怎样发挥作用的尚不清楚。本研究进一步探索GhKNL1对下游靶基因的调控作用,揭示该转录因子的调控机理,为棉纤维品质改良和产量提高提供理论依据。主要研究结果如下:1、GhKNL1转基因棉花后代株系(T2和T3代)表型分析对GhKNL1 RNA干扰(RNAi)和显性抑制(DR)转基因棉花T2代和T3代株系进行表型观察和遗传分析,发现GhKNL1 RNAi转基因棉花成熟纤维长度较野生型(WT)有显著增长,而显性抑制转基因棉花成熟纤维长度较WT明显变短。取开花后18天(Day post anthesis,DPA)、27天、30天、33天棉纤维进行LR White树脂包埋以及石蜡包埋切片,观察纤维细胞横切面的形状、大小以及纤维素含量和次生壁厚度,结果表明,与WT相比,GhKNL1 RNAi转基因棉花纤维细胞壁厚度增加,而GhKNL1 DR转基因棉花纤维次生壁厚度变薄。开花后18天的转基因棉花纤维细胞形态发生皱缩畸形等表型。上述结果表明,GhKNL1转录因子在棉纤维发育过程中发挥负调控作用。2、GhKNL1 RNAi转基因棉纤维细胞壁中纤维素的沉积由于切片观察到GhKNL1转基因棉纤维细胞壁厚度发生改变,而成熟棉纤维次生壁组分90%以上为纤维素,其余是含量很少的半纤维素和木质素等,因此我们利用硫酸蒽酮法提取测定成熟棉纤维中的纤维素,结果发现,与野生型相比,GhKNL1 RNAi转基因棉花纤维中的纤维素含量明显提高。用乙酰溴法提取成熟棉纤维的木质素,发现转基因棉花与野生型相比没有显著变化。扫描电镜观察成熟棉纤维的表面结构,发现RNAi转基因棉花成熟棉纤维更加扭曲,微纤丝的排列方向更加倾斜。3、GhKNL1 RNAi转基因棉花纤维的转录组比较分析为揭示GhKNL1对棉纤维细胞伸长和次生壁合成的调控机制,利用转录组测序技术比较分析了开花后18天的GhKNL1 RNAi转基因棉花与野生型棉花纤维中的差异表达基因。在阈值为pval