在纖維中上調(diào)和抑制GhPIS與GhPSS的表達(dá)對(duì)棉花纖維發(fā)育的影響.pdf

1、棉花是世界上最重要的天然纖維作物之一；棉花纖維是極度伸長的單細(xì)胞，纖維素占棉纖維的90％以上，所以，棉花纖維細(xì)胞又是研究細(xì)胞伸長與次生壁合成的理想材料。脂代謝在植物生長發(fā)育中有重要作用，但脂代謝在纖維細(xì)胞伸長和次生壁增厚中的作用尚未闡明。
　　磷脂酰肌醇和磷脂酰絲氨酸是植物中相對(duì)含量較少、但在細(xì)胞的生長發(fā)育過程中有著重要作用的兩種細(xì)胞脂質(zhì)。磷脂酰肌醇合成酶（PIS）是合成磷脂酰肌醇（PI）的關(guān)鍵酶。前人研究表明磷脂酰肌醇的磷酸化物

2、質(zhì)參與細(xì)胞極性生長、信號(hào)傳導(dǎo)以及各種生物的和非生物的脅迫等。磷脂酰絲氨酸合成酶（PSS）是合成磷脂酰絲氨酸（PS）的關(guān)鍵酶。擬南芥中AtPSS對(duì)花粉發(fā)育和花序分生組織的生長有重要作用。為了研究磷脂酰肌醇和磷脂酰絲氨酸對(duì)棉花纖維發(fā)育的影響，本研究在纖維中分別上調(diào)和抑制GhPIS與GhPSS的表達(dá)，通過改變磷脂酰肌醇和磷脂酰絲氨酸的合成，探究它們對(duì)纖維發(fā)育的影響。主要研究結(jié)果如下：
　　1、GhPIS與GhPSS在纖維發(fā)育不同時(shí)期的表

3、達(dá)特性
　　利用Real-Time PCR分別檢測GhPIS與GhPSS在纖維發(fā)育不同時(shí)期的表達(dá)。結(jié)果表明，GhPIS在纖維快速伸長期和次生壁合成期均有較高表達(dá)，GhPSS在纖維次生壁合成期高表達(dá)；暗示GhPIS可能與纖維的伸長和次生壁合成有關(guān)，而GhPSS可能主要參與纖維次生壁的合成。
　　2、抑制劑LY294002阻礙纖維伸長
　　用磷脂酰肌醇磷酸化過程中磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）的抑制劑LY294002處理0

4、DPA的胚珠，培養(yǎng)13d。觀察纖維發(fā)育的結(jié)果表明，LY294002能夠明顯抑制纖維的伸長，表明磷脂酰肌醇途徑所產(chǎn)生的磷肌醇類物質(zhì)參與了纖維細(xì)胞的伸長。
　　3、上調(diào)和抑制GhPIS的表達(dá)對(duì)纖維發(fā)育的影響
　　利用纖維特異啟動(dòng)子SCFP控制GhPIS在纖維中的表達(dá)，調(diào)控PI的合成。通過薄層層析分析轉(zhuǎn)基因植株中PI含量變化，結(jié)果顯示，纖維特異上調(diào)GhPIS可使22DPA纖維中PI的含量相比野生型略有增加，而胚珠中PI含量無明顯變

5、化。抑制GhPIS的表達(dá)，纖維中PI的含量降低。纖維品質(zhì)檢測結(jié)果表明，上調(diào)GhPIS的表達(dá)，SCFP::GhPIS轉(zhuǎn)基因棉花的纖維長度與野生型相比有所增加。
　　上述結(jié)果表明，GhPIS具有合成磷脂酰肌醇的生物學(xué)功能，磷脂酰肌醇途徑所產(chǎn)生的磷肌醇類物質(zhì)對(duì)纖維伸長有重要作用。在纖維中上調(diào)GhPIS的表達(dá)能夠促進(jìn)轉(zhuǎn)基因棉花纖維的伸長。
　　4、上調(diào)和抑制GhPSS的表達(dá)對(duì)纖維次生壁沉積的影響
　　利用GC-MS檢測轉(zhuǎn)基因棉

6、花22DPA纖維中脂肪酸相對(duì)含量，結(jié)果顯示，上調(diào)GhPSS的表達(dá)，不飽和脂肪酸（18:2和18:3）的含量略有增加；而抑制GhPSS的表達(dá)，不飽和脂肪酸（18:2和18:3）的含量降低。此外，抑制GhPSS的表達(dá)，與次生壁沉積相關(guān)的纖維素合成酶基因GhCESAs的表達(dá)降低。推測，抑制GhPSS的表達(dá)，干擾了纖維素合成酶基因的表達(dá)，進(jìn)而阻礙了纖維素在次生壁的沉積，轉(zhuǎn)基因棉花的衣分減少、馬克隆值降低映證了這一推測。
　　上述結(jié)果表明，