海島棉ckx和pg家族基因的克隆及功能分析

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1、AGRICULTURALUNIVERSITYOFHEBEI碩士學(xué)位（畢業(yè)）論文海島棉CKX和PG家族基因的克隆及功能分析學(xué)位申請(qǐng)人尚圓圓指導(dǎo)教師張桂寅研究員馬峙英教授學(xué)科專業(yè)作物遺傳育種學(xué)位類別農(nóng)學(xué)碩士授予單位河北農(nóng)業(yè)大學(xué)答辯日期二〇一五年五月二十三日獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得河北農(nóng)業(yè)大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同

2、志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文.中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。-學(xué)位論文作者簽名：向圓圓簽字日期：>0…年6月)円學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解’河:1匕農(nóng)業(yè)大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)抿庫(kù)講行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書(shū)）學(xué)位論文作者簽名：尚圓圓導(dǎo)師簽名：簽字円期：年6月J日簽字円期

3、：如

4、y年/月j日學(xué)位論文作者畢業(yè)后去向:電郵is:齓工作單位:通訊地址:分類號(hào)：S562.035單位代碼：10086密級(jí)：公開(kāi)學(xué)號(hào)：2012207海島棉CKX和PG家族基因的克隆及功能分析CloningandFunctionalStudyofCKXandPGFamilyGenesfromGossypiumbarbadense學(xué)位申請(qǐng)人：尚圓圓指導(dǎo)教師：張桂寅研究員馬峙英教授學(xué)科專業(yè)：作物遺傳育種學(xué)位類別：農(nóng)學(xué)碩士授予單位：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)答辯日期:二〇一五年五月二十三日摘要我國(guó)棉纖維品質(zhì)大都偏低，不能滿足市場(chǎng)

5、需要；而棉纖維品質(zhì)主要由植物本身基因型決定，所以研究纖維發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá)和調(diào)控對(duì)改良纖維品質(zhì)具有重要意義。黃萎病是棉花最具毀滅性的病害之一，已經(jīng)嚴(yán)重影響到棉花生產(chǎn)。目前有效防治措施是篩選抗病基因和培育轉(zhuǎn)基因抗病品種。因此，深入理解棉花的抗黃萎病機(jī)制，克隆抗黃萎病相關(guān)基因并驗(yàn)證功能，對(duì)培育抗病品種具有重要意義。細(xì)胞分裂素CTK是一類重要的植物激素，在調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育和抗病性方面的作用均非常重要。細(xì)胞分裂素脫氫酶CKX是目前已知的唯一能夠催化天然CTK發(fā)生不可逆降解的酶，是降解內(nèi)源CTK的關(guān)鍵因子。已有研究證

6、明CKX能夠影響棉纖維發(fā)育和棉纖維產(chǎn)量，并參與植物的脅迫調(diào)控。多聚半乳糖醛酸酶PG與細(xì)胞發(fā)育、花粉管伸長(zhǎng)、花粉粒成熟、木質(zhì)部細(xì)胞形成等有關(guān)，還與病原菌防御、植物寄主互作相關(guān)。已有研究證明，PG與棉花花粉發(fā)育和纖維發(fā)育有關(guān)，也參與了植物抗病反應(yīng)過(guò)程。本研究從課題組前期構(gòu)建的黃萎病菌誘導(dǎo)下的海島棉全長(zhǎng)cDNA文庫(kù)中，篩選出2個(gè)細(xì)胞分裂素脫氫酶家族的基因GbCKX1、GbCKX2和5個(gè)多聚半乳糖醛酸酶家族的基因GbPG2、GbPG3、GbPG4、GbPG5、GbPG6，對(duì)這些基因進(jìn)行克隆、生物信息學(xué)分析和表達(dá)模式

7、分析預(yù)測(cè)基因的功能，并對(duì)GbCKX1和GbCKX2進(jìn)行沉默后的基因功能研究。主要結(jié)果如下：1.GbCKX1和GbCKX2的克隆、表達(dá)分析和功能研究（1）GbCKX1的ORF長(zhǎng)度為1560bp，編碼519個(gè)氨基酸；GbCKX2的ORF長(zhǎng)度為1539bp，編碼512個(gè)氨基酸。多重序列分析表明，二者所編碼的蛋白同源性為80%，均屬于CKX基因家族蛋白，均含有CKX家族高度保守的FAD結(jié)合域和細(xì)胞分裂素結(jié)合域；但二者在結(jié)構(gòu)域上有所不同，GbCKX2含有L-半乳糖內(nèi)酯脫氫酶功能域(PLN02465)、D-乳酸脫氫酶功

8、能域(PLN02805)以及蛋白質(zhì)互作基序位點(diǎn)PAS。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，GbCKX1和GbCKX2都沒(méi)有信號(hào)肽和跨膜域，均屬于非分泌蛋白。同源進(jìn)化樹(shù)分析表明，基因GbCKX1、GbCKX2與植物TcCKX、PtCKX1、AtCKX7基因編碼蛋白的同源性較高，聚為一類。（2）棉纖維不同發(fā)育時(shí)期的qRT-PCR結(jié)果表明，CKX1和CKX2在Pima90-53和中棉所8號(hào)呈現(xiàn)不同的表達(dá)模式。CKX1在次生壁加厚期存在表達(dá)高峰，并且在Pima90-53的表達(dá)量顯著高于中棉所8號(hào)；CKX2在纖維伸長(zhǎng)期存在表達(dá)高峰，

9、并且在中棉所8號(hào)中的表達(dá)量顯著高于Pima90-53。因此預(yù)測(cè)CKX1可能通過(guò)參與次生壁加厚期纖維的發(fā)育，影響棉纖維的強(qiáng)度；CKX2可能通過(guò)參與纖維的伸長(zhǎng)，影響棉纖維的長(zhǎng)度。（3）黃萎病菌脅迫下的qRT-PCR結(jié)果表明，黃萎病菌脅迫后，兩個(gè)基因的表達(dá)量與對(duì)照相比均有所上升。CKX1在抗病品種Pima90-53中，12hpi表達(dá)量顯著高于對(duì)照，而在感病品種中棉所8號(hào)中，表達(dá)量顯著高于對(duì)照且出現(xiàn)在24hpi；CKX2