GhPCBER在棉花纤维发育中的功能研究

【作者】 黄慧； 刘珍； 李中华； 张襄南； 涂礼莉；

【机构】 华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室；

【摘要】 棉花纤维是由棉花胚珠外皮层突起的细胞发育而成的单细胞,也是世界上最重要的天然纺织原料。棉花纤维各个发育时期都会影响纤维的品质,伸长期主要决定纤维长度,次生壁加厚期影响纤维的细度,而长度和细度是纤维品质的2个重要指标。因此,挖掘并研究棉纤维细胞发育过程中的关键基因,对棉纤维品质改良具有重要意义。实验室早期克隆了在纤维伸长期及次生壁增厚期优势表达的基因GhPCBER(苯基香豆满苄醚还原酶基因),对陆地棉中GhPCBER家族进行了序列及表达分析,发现GhPCBER与拟南芥AtPCBER1同源性较高,具有NADPH结合区,且在进化上保守。海岛棉与陆地棉中GhPCBER的表达模式较为类似。通过表达量和Southern杂交检测得到符合预期表达量的低拷贝转基因植株。对成熟纤维品质进行考察发现干涉株系的马克隆值变低,长度没有明显变化,EXPA2启动子驱动的超量表达株系纤维长度明显变长,马克隆值变低,35S启动子驱动的超量表达株系手梳纤维长度变长。通过扫描电镜观察纤维横切面发现EXPA2启动子驱动的超量表达株系纤维细胞的细胞壁变薄。木质素含量测定发现干涉株系中木质素含量升高,与木质素合成相关的基因CAD上调表达,在超量表达株系中正好相反,CAD表达下调。从以上结果可以推测GhPCBER超量表达可能降低纤维细胞木质素合成,使得棉纤维变长变细,品质变好。本研究通过探究GhPCBER对纤维发育的作用,为棉花纤维品质改良提供参考。更多还原