海岛棉DELLA蛋白基因GbGAI2的功能及其表达分析-生物化学与分子生物学专业论文.docxVIP

Functional and Expressional analysis of GbGAI2 Gene from Gossypium barbadense L. A Dissertation Submitted to Shihezi University In Partial Fulfillment of the Requirements For the Degree of Master of nature science By Zhan Jiepeng (Biochemistry and Molecular Biology) Dissertation supervisor: Associate Professor. Zheng Yinying June, 2012 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据 我所知，除文中已经注明引用的内容外 ，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的 研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表 示谢意。 研究生签名： 时间： 年 月 日 学位论文版权授权书 本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文 并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文用于赢利目 的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据 进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本规 定。 研究生签名： 时间： 年 月 日 导师签名： 时间： 年 月 I I 摘要 棉花作为棉纺织业的原材料，与人们的日常生活密切相关，是一种全球性的重要经 济作物，也是我国重要的经济和战略物资。海岛棉又名长绒棉，其纤维细长，强力高， 纺纱性能极佳，在我国仅在新疆的部分地区出产长绒棉，产量极为有限。棉花纤维是由 胚珠表皮细胞经起始分化、伸长、次生壁加厚等一系列过程发育形成的。起始期分化成 纤维的胚珠表皮层细胞数量决定了单个胚珠的纤维数量。在纤维的延伸期，纤维细胞从 一个突起开始迅速延伸，延伸的长度将决定纤维的长度。所以，纤维发育的起始期和延 伸期对棉纤维的产量起着决定性的作用，研究胚珠表皮细胞分化成长绒纤维的细胞命运 决定过程以及纤维延伸的分子机制，对提高纤维的产量和质量具有重要的意义。 赤霉素(Gibberellins，GA)作为一种重要的植物激素，广泛存在于各种植物中，在植 物的很多生长阶段发挥重要调节作用。棉花纤维的发育是由各种激素共同调控的结果， 其中赤霉素对棉纤维的分化和发育起促进作用。但其调控分子机理并不清楚。DELLA 蛋白是一类 GRAS 家族蛋白，作为 GA 信号转导通路中的一类重要蛋白因子，主要起负 调控作用，抑制 GA 信号向下游传递。生物活性 GA 与质膜外受体 GID1 结合，诱导 DELLA 蛋白通过泛素化蛋白酶通道降解，解除 DELLA 蛋白的抑制作用，进而调节植 物的生长发育。棉花中存在 4 个 DELLA 蛋白基因，且每个基因都具有多个拷贝。 本实验利用同源克隆的方法，克隆得到一个海岛棉中 DELLA 蛋白同源基因 GbGAI2，氨基酸序列比对发现，该基因编码的氨基酸序列与陆地棉 DELLA 蛋白 GhGAI2 的氨基酸序列相似度高达 90.13%，且 GbGAI2 蛋白具有 GRAS 蛋白家族所有的典型结 构域，由此推测 GbGAI2 蛋白属于植物特有的 GRAS 转录因子的 DELLA 亚族，并有可 能参与 GA 信号通路调节。本研究将海岛棉 DELLA 蛋白全长基因 GbGAI2b 及其 N 端 DELLA 区缺失体片段 Gbgai2b 置于 35S 强启动子下，构建 p35S:: GbGAI2b 和 p35S:: Gbgai2b 两个过量表达载体。将实验室已构建好的过量表达载体 p35S:: GbGAI2a 和 p35S:: Gbgai2a 转野生型拟南芥，获得 T3 代转基因植株，观察表型，统计相关数据，研究海岛 棉 GbGAI2a 基因的功能。结果表明，GbGAI2 可能与植物花器官的发育，果荚的形状以 及叶形的发育有关，此外，GbGAI2 可能还对植物毛状体的形成具有影响作用。利用半 定量 RT-PCR 的方法分析海岛棉 DELLA 蛋白基因 GbGAI1，GbGAI2，GbGAI4a 和 GbGAI4b 在海岛棉花后胚珠的不同发育阶段的表达情况，结果表明，在海岛棉花后胚珠 的不同生长阶段，GbGAI1，GbGAI2，GbGAI4a 和 GbGAI4b 均有表达，但各时期的表 达量明显不同。 本研究对海岛棉 DELLA 蛋白基因 GbGAI2 的功能及表达做了一些初步的分析，为 以后对海岛棉中 D