《GhYUCCA1基因在棉花纖維細胞分化中的功能研究》是依託西南大學，由侯磊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：GhYUCCA1基因在棉花纖維細胞分化中的功能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：侯磊
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研究纖維細胞發育的分子機理，不僅有重要的理論意義，而且對棉花生產有巨大的潛在套用價值。生長素在細胞的分化、器官發育過程中起重要的調控作用。研究證明無論是離體還是體內，用IAA處理棉花胚珠，均可促進纖維細胞的發育。我們通過轉基因技術內源增加開花當天胚珠中IAA含量，顯著提高了胚珠的纖維細胞數目。然而，直到現在對胚珠自身IAA調控纖維細胞分化的分子機理以及有關纖維細胞分化的IAA合成的調控機理卻仍不清楚。申請者從陸地棉中克隆了9個IAA合成途徑中關鍵的YUCCA類基因，表達分析表明GhYUCCA1在花蕾和開花前一天胚珠中表達。在此基礎上，本項目擬從IAA的合成途逕入手，利用反向遺傳學手段，研究該基因在陸地棉纖維分化過程中的功能。通過對啟動子特異調控元件的研究，篩選上游可能的調控基因，為探索生長素調控棉花纖維細胞分化和發育的分子機理提供理論依據。
結題摘要
從陸地棉中克隆了GhYUCCA1基因，胺基酸序列比對分析發現GhYUCCA1與其它植物的類黃素單加氧合酶具有較高同源性，該基因在開花前1d的胚珠中表達量最高，其次是花蕾中。擬南芥中超量表達GhYUCCA1基因，轉基因植株出現矮化、葉片捲曲的表型，在根中特異表達該基因，可抑制根的生長，因此，該基因具有催化合成生長素的功能。為了解析GhYUCCA1基因在纖維發育中的功能，套用RNAi技術獲得了39株轉基因棉花植株。其中RI3-1植株中GhYUCCA1的表達量不到野生型的10%，GhYUCCA3、GhYUCCA4、GhYUCCA7、GhYUCCA9、GhYUCCA10基因表達量也降低，但GhYUCCA2表達量上調。在所有檢測的轉基因株系RI3-1、RI3-2、RI3-5、RI15-1和RI30-2中，開花當天胚珠表皮的纖維突起數目均少於野生型。其中RI3-1株系減少的最多，只有野生型的66.4%，結果表明GhYUCCA1促進了棉花胚珠表面纖維細胞的起始。成熟棉纖維長度測定結果顯示：與野生型棉花相比，RI3-1、RI3-2、RI3-8、RI6-1、RI15-4和RI30-2轉基因棉花纖維長度分別減少了13.5％、4.8％、7.2％、10.7％、6.0％、8.1％，均達極顯著水平(p<0.01)。說明GhYUCCA1基因能夠促進纖維細胞的起始與伸長。克隆了1.9kb的 GhYUCCA1的5’上游片段，該片段含有多個順式調控元件，與GUS基因融合後轉入菸草並進行表達分析，發現該啟動子在莖、種子表皮中表達。除水楊酸(SA)外，高溫、低溫、油菜素內酯（BL）和茉莉酸（MeJA）均不能誘導該啟動子的表達。此外還研究了棉花生長素結合蛋白（GhABP1）中半胱氨酸和C端多肽的功能。結果證明GhABP1在去除了C端α螺旋序列後，其功能喪失，但卻沒有競爭正常ABP1的結合位。GhABP1的C端多肽可能是且是唯一的ABP1錨定和活性結構域。157位半胱氨酸的突變導致了GhABP1功能的喪失，3、63位半胱氨酸的突變則沒有降低GhABP1在高濃度NAA下的活性。因此，第三位半胱氨酸的突變沒有影響GhABP1的功能；第63位半胱氨酸的突變則是GhABP1對生長素的敏感度增加。
