利用棉纖維發(fā)育相關(guān)基因研究不同棉種分子進(jìn)化.pdf

1、棉花是世界性重要的經(jīng)濟(jì)作物。棉屬植物的分類研究已有近百年的歷史。最有權(quán)威的棉屬分類結(jié)果是美國植物學(xué)家Fryxell在1992年提出的。他將棉屬分為4個(gè)亞屬，8個(gè)組，9個(gè)亞組，50個(gè)種。共包括45個(gè)二倍體種和5個(gè)異源四倍體種。異源四倍體種是由二倍體A染色體組棉種和二倍體D染色體組棉種種間雜交而成的。其中A染色體組棉種可產(chǎn)生可紡織的纖維，而D基因組棉種不能。本研究選擇1個(gè)二倍體A基因組棉種(G.herbaceum),13個(gè)二倍體D基因組棉種

2、和2個(gè)四倍體栽培代表種，共16個(gè)棉種，比較已克隆的棉纖維發(fā)育相關(guān)基因在這些棉種中的序列及結(jié)構(gòu)異同，研究棉屬D染色體組棉種之間的關(guān)系及異源四倍體D染色體亞組的可能供體種。
　　 選擇15個(gè)NCBI上已登錄的棉纖維發(fā)育相關(guān)基因及本實(shí)驗(yàn)室新克隆的一個(gè)蔗糖合酶基因(SusAl)，在16個(gè)棉種中獲得基因全長序列。通過基因的結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，16個(gè)基因中有13個(gè)基因的結(jié)構(gòu)在各棉種之間比較保守，其余3個(gè)基因(ManA2、CelA3和CIPKl)的

3、結(jié)構(gòu)在不同棉種間變異比較大。基因的進(jìn)化速率分析顯示，同一基因在不同棉種中的進(jìn)化速率比較恒定，而同一棉種不同基因間的進(jìn)化速率差異比較大，暗示無論供試棉種的纖維有無，其大部分纖維發(fā)育相關(guān)基因結(jié)構(gòu)變異不大。相對于A基因組棉種，D基因組祖先種分化時(shí)不同的纖維發(fā)育相關(guān)基因分化程度差異較大；在漫長的進(jìn)化過程中，TM-1的進(jìn)化速率大于海7124。對各基因在16個(gè)棉種中的18條序列進(jìn)行聚類分析，發(fā)現(xiàn)11個(gè)基因的亞類聚類情況與Fryxell(1992)的

4、亞類分類相同，而其余的5個(gè)基因（ACT1、CelA3、LTP3、Sus1和Pel）的亞類聚類結(jié)果稍有變化。同時(shí)，除Expl和SusA1外，其余14個(gè)基因的A染色體亞組和D染色體亞組在聚類時(shí)明顯分開。12個(gè)基因的聚類結(jié)果顯示均為雷蒙德氏棉與異源四倍體的D染色體亞組聚在一起，而ACT1、Exp、POD2和Pel的系統(tǒng)進(jìn)化樹顯示，異源四倍體的D染色體亞組分別與其它的二倍體D染色體組棉種聚在一起。進(jìn)一步將所有基因的序列按染色體組拼接，獲得了18