基于陆地棉茎尖转录组序列的genic-SSR标记的开发与评价

利用软件MISA和SSR Locator 对陆地棉（Gossypium hirsutum L.）Coker312茎尖转录组测序得到的73515条Unigene序列进行分析,查找到4507个SSR位点,分布于4039条转录本序列中,SSR出现频率为5.5%,非编码区的SSR位点要显著高于编码区（2853/1654）。SSR重复基元中,三核苷酸重复基元占主导地位（51.03%）,且AAG/CTT （20.08%）类型最多;其次是二核苷酸重复基元（28.76%）,主要为AG/CT（55.47%）。利用引物批量设计软件共开发1569对SSR引物,在陆地棉TM-1、海岛棉3-79 (G. barbadense L.)、阿非利加棉(G. herbaceum L.)、雷蒙德氏棉(G. raimondii Ulbrich.)四个棉种中进行初步评价,其中1117对引物能在四个棉种间扩增出稳定的条带,扩增率为71.2%。选择650对能稳定扩增出条带的引物,在涉及5个棉种（增加了亚洲棉（G. arboreum L.））的13份材料中进一步筛选,83对引物能在13份材料中扩增出特异性条带, PIC变幅在0.121～0.648之间,平均值为0.422,其中80对引物能在7份陆地棉材料中扩增出特异性条带,平均PIC值为0.336;挑选5对在本实验室作图亲本鲁棉研22和鲁原343间有明显多态的引物进行连锁分析,其中4对成功连锁到本实验室构建的遗传图谱上。本研究丰富了棉属genic-SSR的数量,为棉属遗传作图、性状关联分析提供了更多引物选择。     

棉花DUR3基因的鉴定及进化分析

植物DUR3同源蛋白属于钠离子/溶质共运蛋白家族的尿素高亲和力运输蛋白，在植物体对外源尿素的主动吸收及内源尿素的再分配过程中具有重要作用。为明确棉花DUR3基因的结构和进化情况，基于生物信息学的方法，从全基因组水平鉴定陆地棉和雷蒙德氏棉的DUR3基因，并对基因结构、跨膜结构域、基序分布、进化关系等进行分析。结果表明：(1)从陆地棉A亚组和D亚组染色体各鉴定出1个DUR3基因，从雷蒙德氏棉基因组鉴定出1个DUR3基因。这3个棉花DUR3同源蛋白同其他植物DUR3同源蛋白一样，具有15个跨膜结构域，具有3个位置一致、高度保守的基序。(2)基因结构分析表明，双子叶植物DUR3基因的外显子个数明显多于单子叶植物，这3个棉花DUR3基因的外显子个数亦是如此。(3)根据物种间种属亲缘关系，对不同物种DUR3氨基酸序列构建的进化树显示，棉花的同双子叶植物的聚在一起。(4)DUR3直系同源基因和旁系同源基因的K_a/K_s比值普遍均大于1,说明这些基因在进化过程中主要受到正向选择的作用。该研究结果为深入研究棉花DUR3同源蛋白提供了理论基础。     

陆地棉XTH基因家族全基因组鉴定及在纤维发育过程的表达分析

本研究从陆地棉TM-1基因组中鉴定出72个XTH家族基因,编码木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶(XTH,xyloglucan endotransglycosylase/hydrolase),分别命名为Gh XTH01~Gh XTH72,分析了其基因结构、保守基序、系统进化、理化性质、亚细胞定位,并探究其在棉纤维发育不同时期的表达规律。结果表明,XTH家族基因分布在除At 07、Dt 07以外的24条棉花染色体上,根据系统发育树,将XTH家族基因分为3个亚组;XTH氨基酸序列有3个保守基序,保守性较强;多数XTH蛋白定位在细胞外。根据XTHs在纤维发育不同时期的表达量变化,将其分为4类。通过构建陆地棉与拟南芥XTH氨基酸序列进化树,推测Gh XTH15、Gh XTH28、Gh XTH36、Gh XTH49、Gh XTH59、Gh XTH62、Gh XTH63等基因在棉纤维发育过程中发挥重要作用。通过比较XTH家族基因在不同纤维品质陆地棉品种中的表达差异,推测在优质棉花品种中优势表达基因Gh XTH03、Gh XTH12、Gh XTH17、Gh XTH22、Gh XTH23、Gh XTH28、Gh XTH33、Gh XTH44、Gh XTH46、Gh XTH59等在纤维发育伸长过程中可能发挥着重要作用。上述结果为研究陆地棉XTH基因家族在棉纤维发育中的功能提供了参考依据。     

陆地棉胚性愈伤组织原生质体的制备,培养及植株再生

以陆地棉栽培品种“鲁棉６号”下胚轴的胚性愈伤组织为材料,制备并培养原生质体。采用继代培养７￣９ｄ、活力旺盛的胚性愈伤组织,在１％纤维素酶、１％果胶酶、０．７ｍｍｏｌ／Ｌ ＫＨ２ＰＯ４、２．５ｍｍｏｌ／Ｌ Ｃａ＾２＋、０．５ｍｏｌ／Ｌ甘露醇、ｐＨ５．８、３０℃的条件下,具活力的原生质体得率最高。经分离纯化后,原生质体在含有０．４５ｍｏｌ／Ｌ葡萄糖的Ｋ３无机盐、ＮＴ有机物并附加０．１ｍｇ／Ｌ,２,４－     

陆地棉低磷胁迫应答基因GhERF5的克隆与表达分析

该研究基于前期陆地棉根部低磷胁迫基因表达谱芯片差异表达序列数据分析及基因组数据库,从陆地棉‘新陆早19’中克隆AP2/ERF基因(GhERF5),并对其基因组DNA与cDNA测序分析,借助生物信息学方法分析其基因结构和进化关系;采用半定量RT-PCR技术与荧光定量PCR(qRT-PCR)方法检测该基因于根、茎、叶、花等组织的表达变化以及低磷胁迫不同时间的相对表达。结果表明：(1)成功克隆获得一个AP2/ERF基因,命名为GhERF5;GhERF5基因开放阅读框序列长度963 bp,共编码320个氨基酸;该基因在177～241处存在一个AP2保守结构域,属于AP2家族。(2)多序列比对发现,GhERF5与亚洲棉GaERF5、雷蒙德氏GoraiERF5L相似性达到95%;系统进化树分析显示,陆地棉GhERF5蛋白序列与陆地棉GhERF5L(NP＿001386305)的相似性最高,推测GhERF5基因是位于D亚基因组的基因。(3)半定量RT-PCR和qRT-PCR检测发现,GhERF5基因在陆地棉根、茎、叶和花中均有表达,但主要在叶中表达,其次为根和茎,花中的表达量最低;低磷处理0～72 h...