棉花腺體形成的表達(dá)譜分析及顯性無腺體基因Gl2e的精細(xì)定位.pdf

1、棉花不僅是可以提供優(yōu)良天然纖維的經(jīng)濟(jì)作物，也是種植歷史悠久的油料作物。色素腺體可以通過促進(jìn)棉花的防御應(yīng)答使其避免棉鈴蟲、枯黃萎病等逆境脅迫的危害，這有賴于貯存在色素腺體內(nèi)的主要物質(zhì)棉酚發(fā)揮作用，但同時棉酚的毒性也使得人們不能更好地利用棉花所含有營養(yǎng)資源。顯性無腺體基因Gl2e只受一對基因控制，回交轉(zhuǎn)育和鑒定相對簡單，而且在生產(chǎn)過程中，不會因為天然異交影響低酚棉性狀的表現(xiàn)，因此顯性無腺體基因Gl2e的研究逐步成為低酚棉育種研究的重點領(lǐng)域和

2、主要方向。
　　本課題以有腺體的荊55263和無腺體的蘇無070為親本材料構(gòu)建用于定位和作圖的F2群體A和B。A群體有單株1628株，其中表現(xiàn)為有腺體性狀的單株數(shù)量為416，稀腺體性狀的為813，無腺體性狀的為399。B群體有單株280株，其中有81株單株的性狀表現(xiàn)為有腺體，131株單株表現(xiàn)出稀腺體性狀，另有68株是看不到腺體存在的性狀。F2群體呈現(xiàn)出有腺體、無腺體和少量腺體等三種表現(xiàn)類型。群體A和B卡方檢測結(jié)果為0.35和2.3

3、2(X20.05=5.99)，F(xiàn)2群體與性狀分離比1:2∶1的孟德爾遺傳分離定律吻合，也驗證了一個不完全顯性基因決定著顯性無腺體性狀。對比兩個親本材料種子萌發(fā)后過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化物歧化酶的活性變化情況，發(fā)現(xiàn)三種酶活性都隨著時間的推移呈現(xiàn)出增強趨勢，并且有腺體親本荊55263的酶活性要明顯的高于無腺體親本蘇無070。
　　棉花色素腺體形成過程中的差異表達(dá)的基因可以通過選用Affymetrix棉花基因芯片來分析探究。結(jié)果顯

4、示，在腺體形成過程中，有741個差異基因，其中上調(diào)基因和下調(diào)基因分別為403個和238個。上述差異基因中除一些功能未知的基因外，主要涵蓋以下幾類:首先是涉及光合作用、信號傳導(dǎo)、器官發(fā)育等過程的相關(guān)基因;其次是與逆境脅迫表達(dá)有關(guān)的基因以及在物質(zhì)代謝和器官發(fā)育方面發(fā)揮作用的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子;最后是參與微管運動、蛋白質(zhì)、激素、脂類、氨基酸等物質(zhì)代謝調(diào)控的酶基因。選取棉酚合成途徑和苯丙烷代謝途徑中與關(guān)鍵調(diào)控酶合成相關(guān)的4個表達(dá)差異最大的基因進(jìn)行RT

5、-PCR求證，經(jīng)計算的基因表達(dá)量與取得數(shù)據(jù)大致吻合，這說明表達(dá)譜所獲數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，所用流程規(guī)范，對后續(xù)實驗有極大參考價值。因此推測與器官發(fā)育、物質(zhì)代謝有關(guān)的眾多基因可能參與到色素腺體的形成。
　　本研究利用已經(jīng)開發(fā)的標(biāo)記引物將顯性無腺體基因Gl2e初步定位在引物NAU2251a和HAU1321之間，目標(biāo)基因與引物NAU2251a的遺傳距離為0.94cM，而與引物HAU1321的遺傳距離為5.10cM，初步的定位結(jié)果為后續(xù)實驗提供了思路

6、與借鑒。結(jié)合棉花基因組序列，在基因Gl2e的候選區(qū)域內(nèi)開發(fā)了23對在兩個親本間有多態(tài)性的新的分子標(biāo)記，并命名為HG1-HG23。用F2群體A進(jìn)行群體分析的驗證以實現(xiàn)對目的基因的精細(xì)定位，群體A共有單株1628株，最終將目的基因定位在引物HG13和HG21之間，與HG13的遺傳距離為0.26cM，與HG21的遺傳距離為0.15cM，從而為后續(xù)進(jìn)一步的基因克隆奠定了基礎(chǔ)。控制著腺體合成的基因會參與物質(zhì)代謝，器官合成和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)等多種生物過程。