棉花纤维长度相关基因GhKCS4、GhKCS19克隆及功能初步验证

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棉花纤维长度相关基因GhKCS4、GhKCS19克隆及功能初步验证

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中文摘要：棉花具有重要的经济价值。棉花纤维长度是棉花纤维品质的重要指标，其遗传机制有待进一步研究。挖掘棉花纤维调控基因，解析棉花纤维伸长机制，对丰富棉纤维发育理论和棉花纤维品质改良具有重要意义。前期研究通过对比陆地棉TM-1与短绒棉SSC不同发育时期纤维组织表达谱，筛选出在纤维中特异表达且在TM-1与SSC中差异表达的基因GhKCS4和GhKCS19。本研究通过在陆地棉TM-1中VIGS沉默GhKCS4和GhKCS19基因，并在拟南芥中过表达GhKCS4和GhKCS19基因，拟验证GhKCS4和GhKCS19基因的功能;通过STRING网站预测及实验验证，鉴定GhKCS4和GhKCS19互作蛋白。结合已有报道，推测GhKCS4和GhKCS19基因通过调控超长链脂肪酸合成，影响棉纤维的伸长。主要研究结果如下: 1.GhKCS4和GhKCS19基因生物信息学分析。GhKCS4基因序列仅含有1个外显子，无内含子。GhKCS4蛋白包含504个氨基酸，具有跨膜结构域，为亲水蛋白;具有β-酮酰基合酶PLN02377结构域，表明GhKCS4蛋白可能参与VLCFA的合成。不同棉种同源基因进化分析发现,GhKCS4基因与海岛棉Dt同源基因GbarD02G023360亲缘关系最近。 GhKCS19基因序列含有2个外显子，一个内含子。GhKCS19蛋白包含485个氨基酸。GhKCS19具有跨膜结构域，为亲水蛋白。GhKCS19蛋白具有KCS(3-ketoacyl-CoAsynthase)结构域和β-酮酰基合酶C端结构域，说明GhKCS19编码的蛋白可能参与VLCFA的合成和降解。GhKCS19含有位于蛋白质N端的信号肽，信号肽剪切位点位于第22号氨基酸处。不同棉种同源基因进化分析发现，GhKCS19基因与海岛棉及雷蒙德氏棉亲缘关系较近。 2.GhKCS19基因亚细胞定位及其与GhKCR蛋白互作。GhKCS19基因定位在细胞膜上，可能通过N端跨膜结构域锚定在细胞膜上;双分子荧光互补实验验证GhKCS19通过STRING网站预测的互作蛋白，结果GhKCS19与3个KCR蛋白GH_A03G1518、GH_D02G1694、GH_D02G1695存在互作关系，可以异源结合，形成异源二聚体。 3.VIGS沉默陆地棉TM-1的GhKCS4和GhKCS19基因，GhKCS4基因沉默的转化体纤维长度与对照相比显著变短，而植株高度显著高于对照，说明GhKCS4基因正向调控棉花纤维伸长、株高;与对照相比，沉默GhKCS19基因材料棉花纤维长度显著变长，马克隆值变小，说明GhKCS19负向调控棉花纤维伸长并可能影响纤维细度和成熟度。

作者：

董荟

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关键词：

棉花纤维长度超长链脂肪酸 KCS基因纤维品质

授予学位：

硕士

学科专业：

农艺与种业

导师：

华金平

学位年度：

2023

学位授予单位：

中国农业大学

语种：

中文

中图分类号：

S5