棉花?；o酶A結合蛋白家族基因的發(fā)掘及在非生物脅迫抗性中的功能鑒定.pdf

1、棉花是一種重要的經(jīng)濟作物，影響著人類社會生活的很多方面。發(fā)現(xiàn)、利用、種植和改造棉花是人類文明進步發(fā)展的一個重要縮影。但隨著人類改造環(huán)境活動的加劇，人類的生存、生產(chǎn)和生活環(huán)境逐漸惡化，極端天氣和自然條件影響的范圍逐漸擴大，也極大挑戰(zhàn)著人類的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，面對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的輕重取舍，棉花的種植地位逐漸讓位于小麥、水稻等口糧作物，而轉移到較為干旱、鹽堿的土地上進行生產(chǎn)，同時還伴隨著生產(chǎn)環(huán)境的惡化。因此提升棉花的抗逆性成為當前棉花育種的重要目標之一，而

2、棉花作為一種抗逆能力較強的作物也具有較大的抗逆育種潛力。
　　?；o酶A結合蛋白(Acyl-CoA-binding Protein，ACBP)是一類轉運輔酶A酯類和磷脂的重要功能蛋白，其能夠通過調節(jié)飽和脂肪酸代謝、?；o酶A庫、脂肪酸β氧化、囊泡運輸?shù)榷喾N細胞內復雜的生理過程參與到植物生長發(fā)育、生物及非生物脅迫響應、膜修復等生理過程。目前，在許多植物中均對ACBP蛋白進行了基因克隆和功能鑒定，但其在棉花發(fā)育過程中的生物學功能尚未有

3、效鑒定。
　　本試驗基于陸地棉遺傳標準系TM-1、雷蒙德氏棉和亞洲棉基因組序列信息，通過系統(tǒng)進化和分類分析，明確陸地棉中21個ACBP基因的基本生物學信息。通過轉錄組數(shù)據(jù)和qRT-PCR表達分析初步鑒定出ACBP家族基因中與抗逆相關的候選基因，通過VIGS技術進一步驗證候選基因在鹽旱脅迫條件下的功能。本研究得到的主要結果如下:
　　1、在異源四倍體陸地棉TM-1(AADD)基因組數(shù)據(jù)庫中篩選出21條ACBP序列，其中A-亞組

4、含有10個ACBP成員，分布于5個染色體上，D-亞組含有10個ACBP成員，分布于4個染色體，另外1條尚未確認染色體歸屬。分別從二倍體亞洲棉和雷蒙德氏棉獲取了10條和11條ACBP序列，均分布于6條染色體。ACBP家族成員的CDS核苷酸序列長度從267bp到2109bp不等，對應預測的氨基酸序列長度88到702不等。依據(jù)擬南芥分類方法與系統(tǒng)進化樹的聚類分析結果，將陸地棉的21條ACBP氨基酸序列分成Ⅰ～Ⅳ類。
　　2、依據(jù)陸地棉轉

5、錄組數(shù)據(jù)，對ACBP家族基因在陸地棉不同組織的表達特征進行分析，發(fā)現(xiàn)該家族基因的表達量差異較大，其成員在不同組織、器官及不同發(fā)育、時期胚珠、纖維中均有不同程度的表達。其中GhACBP6亞類表達量最高。結合四種逆境條件（鹽、干旱、低溫、高溫）下誘導表達結果，發(fā)現(xiàn)GhACBP3與GhACBP6兩個亞類基因在陸地棉響應逆境過程中具有較為重要的作用，因此，我們對這兩個亞類基因進一步開展激素誘導表達qRT-PCR驗證。結果證明，GhACBP3亞類

6、基因與GhACBP6亞類基因響應眾多激素誘導，可能參與不同激素途徑的響應或控制的生理過程中。
　　3、通過VIGS技術進一步驗證GhACBP3與GhACBP6兩個亞類基因在高鹽、干旱脅迫條件下的功能。結果顯示，GhACBP3與GhACBP6亞類基因沉默后，干旱處理的陸地棉幼苗出現(xiàn)萎蔫失水現(xiàn)象，鹽處理的植株呈現(xiàn)倒一葉皺縮、葉片出現(xiàn)黃斑、整株生長滯緩的表型，檢測顯示脅迫處理組的株高和干物質積累量均呈現(xiàn)顯著下降;生理數(shù)據(jù)檢測顯示，超氧化