下調(diào)GhDFR和GhF3H基因?qū)γ藁ㄉL發(fā)育的影響.pdf

1、棉花是世界上最重要的天然纖維作物，在我國國民經(jīng)濟中占有的舉足輕重的地位。棉纖維作為重要的天然纖維，是紡織工業(yè)的重要原材料。
　　 類黃酮是一種重要的植物次生代謝物，影響植物的多種生命活動。類黃酮由前體4-香豆酰-CoA通過苯丙烷途徑的類黃酮支路合成。黃酮3-羥化酶(F3H)和二氫黃酮醇還原酶(DFR)催化二氫黃酮醇和無色花色素的合成，是類黃酮途徑的關(guān)鍵合成酶。為研究類黃酮在棉花生長發(fā)育中的作用，本論文在棉花F3H和DFR基因序列

2、分析的基礎(chǔ)上，通過表達分析和棉花遺傳轉(zhuǎn)化研究了GhF3H和GhDFR基因在棉花類黃酮合成和生長發(fā)育中的作用。
　　 主要結(jié)果如下:
　　 1.F3H基因的序列和表達分析
　　 以陸地棉F3H基因GhF3H為探針，在雷蒙德氏棉中BLASTN搜索到兩個F3H基因，命名為GrF3H1和GrF3H2。對GhF3H、GrF3H1和GrF3H進行序列比對，發(fā)現(xiàn)GhF3H和GrF3H2基因高度同源（identity為99％），

3、是直系同源基因。分析表明GhF3H、GrF3H1和GrF3H2蛋白與其他物種的F3H同源很高，親緣關(guān)系較近，屬于酮戊二酸-雙加氧酶中的F3H家族。
　　 用定量RT-PCR方法檢測了F3H1和F3H2基因在白色和棕色纖維，以及在棉花其他部位中的表達水平。結(jié)果表明兩個基因在棉花中有不同的表達特性，在白色纖維中的表達水平均明顯低于棕色纖維，顯示F3H1和F3H2基因可能均參與纖維棕色色素的合成。
　　 2.DFR基因的序列和

4、表達分析以陸地棉D(zhuǎn)FR基因GhDFR為探針，在雷蒙德氏棉中BLASTN搜索到四個DFR基因，命名為GrDFR1、GrDFR2、GrDFR3和GrDFR4。對GhDFR、GrDFR1、GrDFR2、GrDFR3和GrDFR4進行序列比對，發(fā)現(xiàn)GhDFR和GrDFR1基因高度同源（identity為97％），為直系同源基因。分析表明GhDFR、GrDFR1、GrDFR2、GrDFR3和GrDFR4蛋白與其他物種的DFR同源很高，親緣關(guān)系較近

5、，屬于短鏈還原酶(SDR)中的DFR家族。
　　 用定量RT-PCR方法檢測了DFR1、DFR3和DFR4基因在白色棉和棕色棉纖維，以及棉花中其他部位的表達水平。結(jié)果表明三個基因在棉花中有不同的表達特性，但DFR1和DFR3在白色纖維中的表達水平均明顯低于棕色纖維，而DFR4在白色和棕色纖維中的表達無明顯差異，顯示DFR1，DFR3和DFR4基因可能均參與纖維棕色色素的合成。
　　 3.抑制GhF3H基因?qū)γ藁ㄉL發(fā)育的

6、影響
　　 為研究F3H在棉花類黃酮合成和生長發(fā)育中的作用，將RNAi抑制載體轉(zhuǎn)入棉花，獲得了GhF3H基因表達水平顯著降低的轉(zhuǎn)基因棉花（GhF3Hi）。DPBA-類黃酮染色顯示GhF3H基因的下調(diào)改變了棉花胚珠中類黃酮的種類和數(shù)量。同野生型棉花植株相比，GhF3Hi轉(zhuǎn)基因棉花植株矮小，花瓣顏色變淺，花瓣花色素含量降低，花粉育性降低，種子變小，纖維變短。這些結(jié)果表明抑制GhF3H基因的表達能改變棉花類黃酮的合成并影響棉花的生長發(fā)

7、育。
　　 4.抑制GhDFR基因?qū)γ藁ㄉL發(fā)育的影響
　　 為了研究DFR在棉花類黃酮合成和生長發(fā)育中的作用，將GhDFR基因的RNAi抑制載體轉(zhuǎn)入棉花，獲得了GhDFR基因表達水平顯著降低的轉(zhuǎn)基因棉花(GhDFRi)。DPBA-類黃酮染色顯示GhDFR基因的下調(diào)改變了棉花胚珠中類黃酮的種類和數(shù)量。同野生型棉花植株相比，GhDFRi轉(zhuǎn)基因棉花花瓣顏色變淺，花瓣花色素含量降低，花粉育性降低，種子變小，纖維變短。這些結(jié)果表