棉花Rac蛋白基因GhRacB的表達(dá)載體構(gòu)建與功能分析.pdf

1、棉花是世界上一種重要的經(jīng)濟(jì)作物。棉纖維是紡織工業(yè)的重要原料，棉耔是飼料蛋白和食用油的重要來源。棉花纖維是胚珠表皮細(xì)胞分化伸長的結(jié)果，其生長發(fā)育分為四個階段，即起始期、伸長期(初生壁合成期)、次生壁合成期和成熟期。棉花纖維細(xì)胞壁物質(zhì)的合成和運(yùn)輸是通過由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體和細(xì)胞質(zhì)膜組成的完整的膜系統(tǒng)來完成的。由于其快速伸長及超乎尋常的細(xì)胞長度，棉花纖維也是研究細(xì)胞極性生長的一個極好的模式。 植物Rac蛋白是一大類小分子GTP結(jié)合蛋

2、白，屬于RhoGTP酶家族的一個分支。作為在生物膜上的信號開關(guān)，Rac蛋白參與調(diào)節(jié)植物的多種生理代謝過程，如細(xì)胞的極性伸長、次生壁合成、抗病反應(yīng)和激素信號傳導(dǎo)等。為了研究Rac蛋白的功能及其在棉花纖維生長發(fā)育中的作用，實(shí)驗(yàn)室以擬南芥Rop2蛋白為起始序列在棉花中篩選同源序列，進(jìn)而克隆了Rac蛋白基因(GhRacB)。GhRacB在棉花的根、莖、葉和纖維中都有表達(dá)，在纖維起始和伸長時期有優(yōu)勢表達(dá)，據(jù)此推測它在棉花纖維的早期發(fā)育中有重要的功

3、能。 為進(jìn)一步研究GhRacB基因在棉花生長發(fā)育中作用，我們構(gòu)建了GhRacB基因的超量表達(dá)和反義抑制載體，通過棉花遺傳轉(zhuǎn)化獲得了轉(zhuǎn)基因植株，并對轉(zhuǎn)基因棉花進(jìn)行了性狀分析。主要結(jié)果有如下： 1)將GhRacB基因按正反兩個方向插入表達(dá)載體P5中，成功構(gòu)建了GhRacB基因的超量表達(dá)和反義抑制載體。 2)通過遺傳轉(zhuǎn)化，得到GhRacB反義抑制轉(zhuǎn)基因棉花苗11株(至少三個獨(dú)立轉(zhuǎn)化子)和GhRacB超量表達(dá)轉(zhuǎn)基因棉花苗

4、14株(至少6個獨(dú)立轉(zhuǎn)化子)。 3)在T0代，有1株GhRacB反義抑制轉(zhuǎn)基因棉花表現(xiàn)出花小，花絲短的變異。所有GhRacB超量表達(dá)轉(zhuǎn)基因棉花均未表現(xiàn)明顯的表型變異。 4)在9株GhRacB反義抑制轉(zhuǎn)基因棉花的T1代群體中均出現(xiàn)了黃化苗的性狀分離。黃化苗的葉綠素含量顯著降低，且均表現(xiàn)GUS陽性。Southern雜交分析表明這些株系來源于不同的轉(zhuǎn)化子。定量RT-PCR分析表明黃化苗中GhRacB基因的表達(dá)水平顯著降低，而同