棉花nsLTP家族基因全基因組鑒定及其表達特征分析.pdf

1、非特異性脂類轉運蛋白(nsLTP)是植物特有的一類蛋白，其生物學功能具有多樣性。nsLTP基因能夠促進脂類物質的跨膜轉運，從而參與植株對逆境條件的抗性、促進豆科植物根瘤的形成、促進花粉管伸長等。目前，在其它作物中已經對nsLTP家族基因進行了較為系統的研究，并篩選和驗證了一些具有重要生物學功能的家族成員。棉花是重要的經濟作物，棉纖維是世界上最重要的天然紡織原料。然而，對nsLTP基因在棉花發(fā)育過程中的作用仍然報道較少，少數研究表明，ns

2、LTP可能與棉纖維伸長相關。本研究利用已經完成全基因組測序的三個棉種基因組數據，結合相應生物信息學分析方法技術，分別鑒定、分析了三個棉種中nsLTP家族基因及系統進化特征，對陸地棉nsLTP基因表達特征進行了分析驗證，篩選了可能參與棉花非生物脅迫抗性及棉纖維起始發(fā)育過程的nsLTP基因。
　　1.利用生物信息學分析方法在陸地棉、亞洲棉、雷蒙德氏棉三個棉種分別獲得了153、76、83個nsLTP家族基因成員。根據nsLTP家族基因系

3、統分類法將陸地棉nsLTP基因分為14類，每類基因都對應地包含了相似的保守特征。Ka/Ks分析顯示，nsLTP家族基因在進化上非常的保守，分子進化樹顯示Ⅳ類和含有GPI修飾位點的nsLTP基因出現較早，而Ⅰ類和Ⅱ類形成時間稍晚。對陸地棉nsLTP基因進行GO富集分析，結果顯示LTP基因主要參與細胞脂質轉運。啟動子分析表明，nsLTP能夠響應鹽旱等逆境條件、激素處理誘導，也受MYB轉錄因子調控，某些基因還存在組織特異性表達調控元件。

4、>　　2.利用本實驗室的陸地棉轉錄組數據，對nsLTP基因的時空表達、非生物脅迫及激素誘導表達進行了分析。nsLTP基因在陸地棉不同組織器官中表達數據表明，陸地棉nsLTP基因家族存在明顯的時空優(yōu)勢表達。表達聚類分析發(fā)現，Ⅰ、Ⅴ類和部分Ⅱ類nsLTP基因在根、莖、葉中優(yōu)勢表達，可能與棉花營養(yǎng)生長相關，Ⅲ、G類nsLTP基因在棉纖維發(fā)育中優(yōu)勢表達，部分Ⅱ類nsLTP基因在花粉中優(yōu)勢表達，Ⅳ、Ⅴ類基因在胚珠發(fā)育早期優(yōu)勢表達。另一方面，逆境處

5、理陸地棉轉錄組數據顯示nsLTP基因能被一種或多種逆境條件誘導，同時試驗證明nsLTP基因表達也受激素誘導，推測nsLTP基因處于逆境應激信號通路下游，參與下游信號傳遞或是本身就是功能效應器。
　　3.使用qRT-PCR技術對陸地棉nsLTP基因家族中時空特異性表達和逆境響應表達顯著的nsLTP基因進行了進一步分析。結果表明，9個nsLTP家族基因顯著受時空特異性及逆境響應表達，其中2個參與時空特異性表達，7個受逆境響應表達。利用

6、纖維突變體材料篩選nsLTP基因并進行定量驗證，發(fā)現GhLtpⅠ.17At、 GhLtpⅣ.2At這兩個基因跟纖維發(fā)育起始有關。同時，我們發(fā)現分別有4個nsLTP基因顯著受到干旱、高鹽脅迫誘導。進一步分析發(fā)現，其中GhLtpGe.1Dt、GhLtpⅠ.13At、GhLtpⅣ.2Dt三個nsLTP基因也受到多種激素誘導。
　　高通量數據和定量結果都顯示nsLTP基因在棉纖維發(fā)育或棉花抗逆方面可能具有重要的生物功能。本研究在系統鑒定和