摘要
棉花是全球重要的纺织原料之一,具有极其重要的经济价值。热激蛋白70家族(HSP70)是一类在进化过程中高度保守的分子伴侣型蛋白,在胁迫和非胁迫情况下帮助蛋白质的正确折叠,并广泛参与植物生长发育的各个阶段。本文通过研究棉花HSP70基因家族的功能,为下一步深入研究棉纤维发育过程中的分子调控机理提供基础,主要结果如下: 1.利用隐马可链夫模型(HMM)对雷蒙德氏棉全基因组进行HSP70家族基因预测,共得到30个HSP70家族成员。对GrHSP70基因的结构、染色体分布以及系统进化关系进行生物信息学分析,结果表明,HSP70基因超家族可根据亚细胞定位进行分组,各组中的基因具有相对保守的结构特征和基序分布。通过比较棉纤维发育不同时期的深度测序表达谱数据,发现大量HSP70家族基因可能参于棉纤维的发育过程。 2.利用PCR技术克隆到棉花GhHSP70-20基因的全长CDS序列,构建其sGFP融合表达载体,通过基因枪轰击洋葱表皮细胞对棉花HSP70-20基因的的亚细胞定位进行验证,结果表明该基因定位于细胞质中。 3.利用RT-PCR研究棉花GhHSP70-20基因转录水平上的表达模式。结果发现,在高温胁迫下,棉花 GhHSP70-20表达量增高显著,证明该基因为热响应型 HSP70基因。GhHSP70-20基因的表达情况受棉纤维发育不同阶段的调控,在棉纤维发育的伸长期的表达量最高,并且GhHSP70-20基因在野生型材料中表达量高于Li-1突变体材料。 4.将棉花GhHSP70-20基因构建超表达载体和反义表达载体,利用农杆菌介导转入法转化拟南芥,获得T2代植株。发现GhHSP70-20基因反义表达植株对盐和ABA的敏感性增强。 5.克隆棉花HSP70-20基因的启动子区域,进行顺式作用元件分析,并将1200bp的启动子基因片段利用Gateway技术构造启动子GUS融合载体,农杆菌介导转入拟南芥中,获得T1代植株,进行GUS染色发现,HSP70-20基因的表达具有时空性,在叶脉和角果中表达量较高。
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