棉花葉皺小突變體遺傳特性及相關基因表達分析.pdf

1、突變體作為一種重要的種質資源，在作物遺傳學和育種研究中發(fā)揮著重要作用。本研究以實驗室前期鑒定的棉花葉皺小突變體為材料，從形態(tài)、生理和分子水平對該突變體產生的機制進行解析，對棉花葉形態(tài)建成及葉片的發(fā)育機制進行探討。
　　對棉花葉皺小突變體的形態(tài)、遺傳、生理特性進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)
　?。?）成熟期棉花葉皺小突變體株高明顯矮于野生型，節(jié)間距離縮短，但果枝數目增多，且越接近主莖莖尖的葉片葉皺小表型越明顯。
　　（2）突變體的

2、上表皮細胞數目明顯少于野生型，細胞變大；下表皮數目卻明顯多于野生型，細胞多呈狹長不規(guī)則狀，同時下表皮的氣孔數目較多。
　　（3）在胚珠發(fā)育的早期，突變體的胚珠形態(tài)、數目與野生型一致，但在成熟后期突變體獲得的種子數目顯著少于野生型。經卡方檢驗缺失數目占野生型種子數目的1/4，這一結果與本實驗室前期初步推測棉花葉皺小突變體是雜合個體，突變基因為顯性，純合突變基因具有致死效應的結論一致；通過對不同生長時期的胚珠進行石蠟切片觀察，初步推測

3、純合突變基因型的胚珠在受精8天后逐漸死亡。
　?。?）葉皺小突變體的凈光合效率、氣孔導度、蒸騰速率明顯高于野生型，葉綠素濃度值a/b高于野生型，且突變體莖尖中的生長素含量明顯低于野生型。
　?。?）葉皺小突變體的莖尖分生組織明顯小于野生型，雖呈現(xiàn)出經典的原套-原體結構，但是突變體莖尖分生組織中原套具有5層細胞，是正常株的2-3倍，整個生長點發(fā)育滯后。
　　為了進一步探究棉花葉皺小突變體產生的機制，使用高通量測序技術，以

4、突變體及其近等基因系的莖尖為材料，進行轉錄組測序獲得Unigene序列，以此為參照序列進行數字表達譜分析，篩選同一生長時期葉皺小突變體與野生型莖尖生長發(fā)育的差異基因。通過數字表達譜分析共篩選出750個差異基因，其中上調表達基因222個，下調表達基因528個；KEGG分析，與生長素合成有關的色氨酸代謝途徑，以及與生長素運輸與信號轉導相關的植物激素信號轉導、ABC轉運、內吞和泛素介導的蛋白水解差異基因富集顯著。從這些途徑中挑選出10個相關基

5、因，利用qRT-PCR在葉皺小突變體根尖、莖尖中進行驗證，其表達量與數字表達譜結果一致。為了驗證這10個基因與葉皺小突變體的產生是否相關，進一步利用VIGS技術抑制其在野生型中的表達，結果發(fā)現(xiàn)在野生型中沉默掉ABCB19基因出現(xiàn)與葉皺小突變體相似的表型。這一結果進一步證實葉皺小突變體產生與生長素的密切相關。
　　另外，本研究還基于陸地棉（Gossypium hirsutum L.）莖尖轉錄組測序得到Unigene序列進行genic

6、-SSR標記開發(fā)及micorRNA預測，開發(fā)了1569對genic-SSR引物，并對這些引物在棉屬不同種間進行篩選與評價，最終挑選5對利用本實驗室構建的連鎖圖譜合作圖群體進行連鎖分析，其中4對成功連鎖到本實驗室構建的遺傳圖譜上，為棉屬遺傳作圖、性狀關聯(lián)分析提供了更多標記選擇?；谇o尖轉錄組測序得到Unigene序列，我們獲得10個保守的miRNA前體，包括調控植物葉片發(fā)育的miR166a，miR319a，miR390d，并在陸地棉莖尖轉