棉屬野生種旱地棉(Gossypium aridum)耐鹽相關基因的分離與鑒定.pdf

1、目前全球受鹽堿化影響的耕作土地約占世界總耕地面積的20％，然而由于全球氣候的變化及不合理的灌溉方式，使這一數(shù)字有進一步擴大的趨勢。棉花是世界上最重要的纖維作物和油料作物之一，屬中等耐鹽作物，是鹽堿地先鋒作物，但當土壤含鹽量超過0.3％時，棉花的生長發(fā)育就會受到嚴重的抑制。由于現(xiàn)有棉花栽培品種耐鹽水平總體不高，而且基礎種質相對集中，使棉花在鹽堿地的推廣受到極大限制。棉屬野生種種質資源豐富，且包含眾多優(yōu)異等位基因。前人報道D染色體亞組的旱地

2、棉(Gossypium aridum)具有較強的耐鹽性。本研究以棉屬野生種旱地棉為材料，以鹽敏感栽培種蘇12為對照，通過對野生種鹽脅迫下的轉錄組的分析，鑒定與棉花野生種旱地棉耐鹽相關基因，分析各基因在鹽脅迫下可能起到的作用，探討棉屬野生種的耐鹽性機理。研究結果如下:
　　 1.利用cDNA-AFLP技術分離出了旱地棉/戴維遜氏棉鹽脅迫下的25個表達差異片段(TDFs)。利用電子克隆方法，將這些差異片段與棉花已知EST序列進行拼接

3、。拼接結果經NCBI中Blast程序分析表明，大部分片段都與植物抗逆基因同源，其中與代謝過程相關的基因片段所占比例最大，為24％，與細胞生長發(fā)育相關基因，膜蛋白基因及滲透調節(jié)基因同源的片段次之，各占12％，與細胞信號轉導基因，轉錄調控基因，轉運蛋白基因及未知基因同源的片段，各占8％，與活性氧清除及具有大分子保護功能的基因同源的片段最少，各占4％。利用半定量RT-PCR鑒定了其中9個TDFs在旱地棉不同組織及經不同鹽脅迫時間下的葉片中表達

4、情況。結果表明大部分基因片段都受到鹽脅迫的誘導表達，部分TDFs有較強的組織差異表達特性。
　　 2.利用電子克隆技術及GenomeWalking技術獲得了旱地棉三個耐鹽相關全長基因，機械敏感離子通道類蛋白（GarMSL），細胞色素類蛋白（GarCYP），蘇氨酸醛縮酶類蛋白(GarTHA)。GarMSL基因編碼707個氨基酸，理論分子量78.26kDa，與擬南芥AtMSL2基因同源率為60.92％;其基因組結構包含13個外顯子和

5、12個內含子;根據(jù)其內含子中SSR分析結果，GarMSL基因在A，D基因組內各有一個拷貝;啟動子區(qū)域包含赤霉素，及茉莉酸響應調控元件;蛋白結構分析表明該蛋白包含5個跨膜區(qū)域。GarCYP基因編碼509個氨基酸，與楊樹PtCYP98A27基因同源率為88.61％，理論分子量為57.80kDa，啟動子序列分析表明GarCYP基因啟動子區(qū)包含乙烯響應元件（ERE），水楊酸響應元件(TCA-element)。GarTHA基因在第6個外顯子區(qū)域存

6、在可變剪切機制，GarTHA1基因編碼358個氨基酸，38.19kDa，GarTHA2編碼273個氨基酸，28.75kDa。根據(jù)同源基因AtTHA1基因在ATTED及eFP中的分析結果表明，該類基因可能參與了植物抗逆調控網絡。
　　 3.利用農桿菌介導的轉基因技術，將35S及逆境脅迫特異啟動子RD29A啟動的GarMSL、GarCYP和GarTHA1基因分別轉入煙草，初步結果表明過量表達GarMSL與GarCYP基因的煙草較脅迫