海岛棉与陆地棉纤维发育不同时期苯丙烷代谢相关基因表达及结构差异比较-生物化学与分子生物学专业论文.docxVIP

I I 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得新疆农业大 学或其他教育单位的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 时间： 年 月 日 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解新疆农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：新 疆农业大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文 档，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，允许论 文被查阅和借阅。本人授权新疆农业大学将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。 (必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名： 时间： 年 月 日 导师签名： 时间： 年 月 日 II II 海岛棉与陆地棉纤维发育不同时期苯丙烷代谢相关基因表达及结 构差异比较 摘 要 棉花是世界上主要的经济作物之一，近年来，随着棉花纺织工业的发展，以及人们对棉花品质 要求的提高，培育兼有陆地棉的产量性状和长绒棉的品质性状的优质棉花品种是许多育种家梦寐以 求的目标。棉纤维含有大量的纤维素和小量的木质素，木质素影响细胞壁的性质，木质素的生物合 成是通过苯丙烷代谢途径在一系列酶的催化作用下反应形成木质素单体，本研究通过比较苯丙烷代 谢途径基因在海岛棉与陆地棉纤维发育不同时期表达量的变化，发现与棉纤维次生壁发育同步的差 异表达基因，比较基因在海岛棉与陆地棉中差异，分析苯丙烷代谢途径关键基因在棉纤维发育中的 功能。 本实验利用RT-PCR的方法比较苯丙烷代谢相关基因中PAL1、4CL1、COMT1、CCR1等18个基因 在海岛棉(新海20)与陆地棉(军棉1号)不同发育时期的表达情况，选取3个表达差异基因利用实时荧光 定量PCR方法比较海岛棉与陆地棉纤维发育的不同时期的表达。实验发现PAL1、4CL1及C4H1三个基 因在新海20和军棉1号中表达有显著差异，在军棉1号中PAL1、4CL1及C4H1基因的表达量随天数的 增加而增加，在15 DPA时其表达量达到最高，而在海岛棉新海20中虽PAL1、4CL1及C4H1基因的表 达量也是随天数的增加而增加，但表达高峰期则为20 DPA，海岛棉中三个基因的表达高峰期均晚于 陆地棉，这与棉纤维发育及初生壁向次生壁发育过渡期的进程相一致。 选择表达显著差异的基因 C4H1，根据棉花 C4H 基因的 cDNA 序列设计引物，分别从海岛棉与陆 地棉中克隆了 C4H1 基因的 cDNA 序列，翻译成氨基酸后发现有 9 处氨基酸差异点，其等电点及蛋 白分子量均不同。虽然差异氨基酸未出现在一些重要的结合位点及功能区，但该基因的表达在海岛 棉与陆地棉纤维发育的不同时期出现显著差异，根据系统发生树可以看出在棉花中该基因与烟草及 木本植物中该基因在一个大分支中，而由于杨树与烟草中 C4H 基因活性与木质素和厚壁组织相联系， 由此可见 C4H1 基因可能参与调控棉纤维细胞伸长和次生壁加厚，可能对棉花纤维的品质形成有一 定影响，值得深入研究。 本研究意义在于，通过分析苯丙烷代谢相关基因与棉花纤维次生壁发育的相关性，比较这类基 因在海岛棉与陆地棉纤维发育时期的表达差异，对于逐步明确海岛棉优良纤维品质形成机理有一定 的价值。 关键词：海岛棉；陆地棉；纤维品质；荧光定量PCR；基因表达 PAGE PAGE IV Analysis of the Differential Gene Expression and Structure in Phenylpropanoid Pathway of Developing Fiber between Sea-island Cotton (Gossypium barbadense L.) and Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.) Abstract Cotton is the worlds one of the main economic crops, in recent years, along with the cotton textile industry development, and the increasing requirement of people for cotton quality cultivation of cotton varieties with both the high yield trait of Upland cotton and high quality fiber tr