棉花Rac蛋白基因GhRacA的功能分析.pdf

1、棉花作為世界上最重要的天然纖維類經(jīng)濟(jì)作物。我國的棉花產(chǎn)量和消費(fèi)都居世界前列，棉花產(chǎn)業(yè)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)影響巨大。棉花的遺傳育種在近10年沒有取得大的突破，植物基因工程的興起為棉花育種的突破提供了新的思路和廣闊的操作空間。但尋找能影響棉花纖維起始和伸長的基因并得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)基因植株難度不小，因而轉(zhuǎn)基因棉花的纖維改良目前還未取得重大突破。 Rac蛋白是小G蛋白家族的成員，作為細(xì)胞膜上重要的信號(hào)開關(guān)，被認(rèn)為是植物信號(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的核心。它們和多種效

2、應(yīng)物相互作用，調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白動(dòng)力學(xué)、活性氧的生成、細(xì)胞激素反應(yīng)和細(xì)胞極性建成等。前人研究表明，Rac蛋白蛋白參與了棉花纖維的次生壁合成，在H<,2>O<,2>介導(dǎo)的反應(yīng)中起到了重要的作用。 為研究Rac蛋白在棉花纖維發(fā)育中的功能，本實(shí)驗(yàn)室前期從棉花纖維中克隆了Rac同源蛋白基因(GhRacA)?；蚪Y(jié)構(gòu)分析表明GhRacA屬于Ⅱ類Rac蛋白，表達(dá)分析揭示該基因在伸長期纖維中優(yōu)勢(shì)表達(dá)。本論文構(gòu)建了GhRacA基因RNA干擾載體，并用

3、超量表達(dá)和反義抑制載體進(jìn)行棉花遺傳轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步觀察了GhRacA轉(zhuǎn)基因植株的表型變化。 主要結(jié)果如下： 1．構(gòu)建了組成性表達(dá)的GhRacA基因的RNA干擾載體。 2．通過農(nóng)桿菌遺傳轉(zhuǎn)化得到 35S∶∶GhRacA的轉(zhuǎn)基因棉花3個(gè)獨(dú)立株系共4株苗，GFP∶∶GhRacA轉(zhuǎn)基因棉花2個(gè)獨(dú)立株系共4株苗，轉(zhuǎn)p5棉花2個(gè)獨(dú)立株系3株苗，GhRacA反義抑制轉(zhuǎn)基因棉花2個(gè)獨(dú)立株系共3株苗， GhRacARNAi轉(zhuǎn)基因棉花6

4、個(gè)獨(dú)立株系18株苗，GH3∶∶GhRacA轉(zhuǎn)基因棉花2個(gè)獨(dú)立株系6株苗和GH3∶∶GhRacA反義抑制轉(zhuǎn)基因棉花6個(gè)獨(dú)立株系10株苗。定量RT-PCR分析表明，GFP∶∶GhRacA基因在轉(zhuǎn)基因棉花中獲得高水平表達(dá)，而GhRacARNAi轉(zhuǎn)基因棉花中GhRacA基因的表達(dá)水平降低明顯。 3．過氧化氫的組織染色結(jié)果表明超量表達(dá)GFP∶∶GhRacA基因能促進(jìn)H<,2>O<,2>的產(chǎn)生。 4．棉花纖維的檢測(cè)表明表達(dá)GhRac

5、A的轉(zhuǎn)基因棉花的纖維比正常纖維的長度要短，但反義抑制GhRacA的轉(zhuǎn)基因棉花的纖維長度沒有明顯變化。 5．體外胚珠培養(yǎng)表明超量表達(dá)GFP∶∶GhRacA的轉(zhuǎn)基因棉花的纖維比反義抑制和對(duì)照的纖維顯著縮短。 6．石蠟切片觀察胚珠表面的纖維起始和早期伸長情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)纖維的起始無明顯差異，但超量表達(dá)GFP∶∶GhRacA的轉(zhuǎn)基因棉花纖維的早期伸長受到明顯的抑制。 綜上，超量表達(dá)GhRacA基因可能抑制纖維的伸長，說明該