棉花重要性状基因定位研究进展

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棉花抗坏血酸从头合成途径中VTC2基因的克隆及其功能的初步分析

棉花抗坏血酸从头合成途径中VTC2基因的克隆及其功能的初步分析

棉花抗坏血酸从头合成途径中VTC2基因的克隆及其功能的初步分析

引言:

抗坏血酸(维生素C)在植物生长和发育过程中起着重要的作用。棉花(Gossypium hirsutum)作为一种重要的经济作物,其维生素C合成过程一直备受关注。抗坏血酸在棉花中的合成途径一直是科学家们研究的焦点之一。本研究旨在从棉花中克隆VTC2基因,并对其功能进行初步分析。通过对VTC2基因的研究,可以揭示棉花维生素C合成途径的分子机制,为进一步提高棉花抗逆性能和产量水平提供理论依据和技术支持。

材料与方法:

1. 样品采集:从棉花叶片中采集总RNA,提取纯化后转录成cDNA。

2. 基因克隆:设计引物,进行PCR扩增,将VTC2基因的编码序列扩增出来。

3. 亚细胞定位:将VTC2基因的编码序列克隆至绿色荧光蛋白(GFP)标签载体中,并转化入大肠杆菌,然后将其转化入拟南芥(Arabidopsis thaliana)中。

4. 表达分析:利用荧光定量PCR技术检测VTC2基因在不同组织和发育阶段的表达水平。

结果:

1. VTC2基因的克隆:通过PCR扩增和克隆技术,成功获得了VTC2基因的编码序列。

2. 亚细胞定位:经过转化后,观察到拟南芥中绿色荧光蛋白在细胞核和质网中均有分布,说明VTC2基因定位在细胞核和质网。

3. 表达分析:VTC2基因在棉花的不同组织和发育阶段均有表达,且在嫩叶和幼花中表达水平较高。

讨论:

本研究成功克隆了棉花中的VTC2基因,并对其功能进行了初步分析。根据亚细胞定位实验结果,可判断VTC2基因在细胞核和质网中均有分布,可能在维生素C的合成过程中发挥作用。表达分析结果显示,VTC2基因在棉花的嫩叶和幼花中表达水平较高,这与维生素C在植物的生长和发育过程中起重要作用的现象是一致的。

结论:

本研究初步分析了棉花中VTC2基因的功能。VTC2基因在细胞核和质网中分布,并在棉花的嫩叶和幼花中表达水平较高。这些结果说明VTC2基因在棉花维生素C的合成途径中可能发挥重要作用。进一步的研究可以通过转基因技术等手段,验证VTC2基因对棉花维生素C合成的调控作用,为棉花的抗逆性能和产量水平的提高提供理论依据和技术支持

棉花GhHMGR基因在胚珠生长发育过程中的功能

棉花GhHMGR基因在胚珠生长发育过程中的功能

作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2016, 42(2): 222229 / ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@

本研究由国家自然科学基金项目(31171596)和中央高校基本科研业务费项目(XDJK2014C067, XDJK2014D041)资助。 This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (31171596) and the Fundamental Research Funds for the Central Universities (XDJK2014C067, XDJK2014D041). * 通讯作者(Corresponding author): 罗小英, E-mail: luoxy@ 第一作者联系方式: E-mail: stickler911@ Received(收稿日期): 2015-04-10; Accepted(接受日期): 2015-09-06; Published online(网络出版日期): 2015-10-08.

URL: /kcms/detail/11.1809.S.20151008.1403.018.html DOI: 10.3724/SP.J.1006.2016.00222 棉花GhHMGR基因在胚珠生长发育过程中的功能 马富磊 李德谋 李 志 杨卫娟 周 雪 游 宇 罗小英* 西南大学生物技术中心 / 农业部生物技术与作物品质改良重点开放实验室 / 重庆市农业生物技术重点实验室, 重庆400716 摘 要: 采用植物基因工程技术, 选用CaMV35S组成型启动子驱动棉花3-羟基-3-甲基-戊二酰辅酶A还原酶基因GhHMGR在棉花中表达, 检测10 DPA (days post anthesis)棉花胚珠内HMGR (3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase)酶及可溶性糖、脂质及蛋白质含量, 同时进行了胚珠离体培养。结果显示, GhHMGR在棉花光照部位(叶柄和铃壳)表达量相对较高, 非光照部位(根及胚珠)表达量低; 超量表达GhHMGR可部分恢复拟南芥hmgr突变体性状; 相较野生型, 超量表达株系10 DPA胚珠的HMGR含量升高, 反义株系则降低; 且超量表达株系总脂质及蛋白含量升高, 可溶性总糖含量降低, 反义株系则出现相反结果; HMGR竞争性抑制剂洛伐他汀处理会导致胚珠发育畸形。以上结果表明, GhHMGR基因在棉花胚珠生长发育过程中扮演重要角色。 关键词: 棉花; GhHMGR; 胚珠; HMGR GhHMGR Gene Function in Ovule Development of Cotton (Gossypium hursu-tum L.) MA Fu-Lei, LI De-Mou, LI Zhi, YANG Wei-Juan, ZHOU Xue, YOU Yu, and LUO Xiao-Ying* Biotechnology Research Center of Southwest University / Key Laboratory of Biotechnology and Crop Quality Improvement, Ministry of Agriculture / Chongqing Key Laboratory of Agricultural Biotechnology, Chongqing 400716, China Abstract: The constitutive promoter CaMV35S was selected to drive the expression of GhHMGR gene in cotton by using the plant genetic engineering technology. The HMGR contents of ovule (10 DPA) of transgenic lines were detected, and the contents of total sugar, oil and protein as well. Meanwhile, we also performed ovule culture in vitro. The results showed that the expression level of GhHMGR was higher in part organ under light, such as petiole and boll shell than in root and ovule in dark. The GhHMGR gene could partly recover Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) hmgr mutant characteristics. Compared with wild-type (WT), the HMGR contents of ovule (10 DPA) in overexpression transgenic lines increased, whereas decreased in suppression expression lines. While the contents of total oil and protein of overexpression transgenic lines increased, and that of total sugar decreased. Meanwhile, the suppression expression lines performed in an opposite trend. The investigation of ovule culture in vitro showed that ovules became deformity after treated with the inhibitor. All of these implied that expression of GhHMGR gene plays a key role in the development of cotton ovule. Keywords: Cotton (Gossypium hursutum L.); GhHMGR; Ovule; HMGR 棉花是重要的经济作物, 其纤维是世界上最重要的天然纤维之一, 我国已成为世界上最大的棉花消费国和净进口国[1]。棉铃是整个棉花植株的主要器官, 由铃壳、种子和纤维组成。棉花纤维即种子表皮毛, 其所含纤维素占成熟棉纤维干重的95%以上[2]。棉铃体积的增大在根本上由种子表皮细胞面积的增加来决定。 3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)是甲羟戊酸(MVA)途径中的第一个限速酶[3]。MVA途径被认为是所有三大生命领域(细菌、原生生物、真第2期 马富磊等: 棉花GhHMGR基因在胚珠生长发育过程中的功能 223

亚洲棉CBL基因家族鉴定及生物信息学分析

亚洲棉CBL基因家族鉴定及生物信息学分析

棉花科学,2021,43(2):14-21前前沿沿与与创创新新

亚洲棉CBL基因家族鉴定

及生物信息学分析󰀡

杨秀,邓艳凤,肖水平,刘新稳,王涛,杨绍群

(江西省棉花研究所/国家棉花产业技术体系鄱阳湖综合试验站,江西九江332105)

收稿日期:20210219基金项目:国家重点研发计划(2018YFD0100404);国家重点研发计划(2016YFD0101414);江西省现代农业产业技术体系专项(JXARS22)。作者简介:杨秀(1991),女,研究实习员,硕士,从事棉花新品种选育与栽培研究工作,yangxiu0117@163com。通信作者:杨绍群,农艺师,从事棉花新品种选育与栽培研究工作,523639515@qqcom。摘要:为了探究CBL(钙调磷酸酶B亚基蛋白)基因参与棉花非生物胁迫响应。利用生物信息学的

方法对亚洲棉CBL家族成员进行鉴定,并对其成员的理化性质、进化关系、基因结构、蛋白结构、染色

体定位、顺式作用元件进行分析。结果表明,在亚洲棉中获得20个CBL基因,该基因成员蛋白的理化性

质差异不大,大多数CBL基因成员的等电点为4~55,CBL蛋白中的氨基酸大部分为酸性;系统进化树

分析得出两个组,GroupII包含的成员最多,GroupI中仅有GaCBL41、GaCBL42、GaCBL43和GaCBL8

共4个成员;结构域和保守基序分析发现所有的CBL基因均含有至少一个EFhand结构域,且同一类群

中的大多数成员具有相似的motif;基因结构分析发现同一类群中外显子-内含子结构比较相似,不同组

之间的基因结构差异较大。染色体定位分析发现18个CBL基因被定位在10条染色体上,而GaCBL25和

GaCBL26不能定位到任何染色体上。GaCBL家族基因成员启动子区域中均含有多个能够应答逆境和植物

棉花雄性不育与育性恢复的分子生物学研究进展

棉花雄性不育与育性恢复的分子生物学研究进展

河南农业科学 

棉花雄性不育与育性恢复的分子生物学研究进展 

程 静 。,房卫平 ,谢得意 ,孙玉堂 ,吕淑平 (1.河南省农业科学院棉花油料作物研究所,河南郑州450002;2.河南大学,河南开封475001) 

摘要:综述了棉花雄性不育系的来源及类型、雄性不育的分子基础及育性恢复机制、恢复基因的分 

子标记和基因定位的研究,并指出了其存在的问题和进一步的研究方向。 

关键词:棉花;雄性不育;育性恢复;分子生物学 中图分类号:¥562 文献标识码:A 文章编号:1004—3268(2006)10—0005—04 

作物杂种优势的研究和利用是提高作物产量、 

改善品质、增强抗性的一条重要途径。迄今为止,杂 

种优势已在许多作物,如水稻、玉米、油菜上广为利 

用。棉花作为世界上重要的经济作物之一,也和其 

他作物一样,具有明显的杂种优势。雄性不育作为 

杂种优势利用的重要组成部分,其雄性不育及育性 恢复机制深受重视,为此,综述了棉花雄性不育及育 

性恢复的分子机制的研究进展。 

1棉花雄性不育系的来源及类型 

棉花雄性不育系主要有细胞质雄性不育系、核 雄性不育系和光温敏感型不育系3种类型。棉花细 

胞质雄性不育系研究起始于美国,Meyer_l 通过远 

缘杂交分别育成了具有亚洲棉(Gossypium arhore— um L)、异常棉(Gossypium anomalum Wawr.& 

Peyr)和哈克尼西棉(Gossypium harknessii Brand) 

细胞质,陆地棉(Gossupium hirsutum L)细胞核的3 

种细胞质雄性不育系,从而揭开了棉花细胞质雄性 

不育(CMS)研究的序幕。随后,许多不同来源的细 胞质雄性不育系被培育出来,包括cMS—D。一。_2 ]、 

CMS—hirE ,CMS—D8,CMS—D4[ ,CMS—C1,其 

中CMS—D。一 和CMS—D 是分别将哈克尼西棉细 胞质和三裂棉细胞质导入到陆地棉中培育而成,也 

棉花产量性状的相关及通径分析

棉花产量性状的相关及通径分析

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棉花产量性状的相关及通径分析

作者:王芳 马军 郭玉平 郭显 刘圆圆 孙学振 宋宪亮

来源:《山东农业科学》2012年第01期

摘要:以棉花染色体片段代换系(CSSLs)为材料,对棉花农艺性状及产量性状进行相关与通径分析。结果表明:产量与单株铃数、单铃重、株高、果枝数的相关系数分别为0.937、0.327、0.275、0.265,均达极显著正相关,这表明增加铃数、果枝数,提高铃重、株高是获得较高产量的基础。通径分析表明单株铃数对皮棉产量有最高的直接效应(通径系数为0.8960),其次为铃重(通径系数为0.3729)。因而,棉花高产育种中应注重植株中等偏高、果枝始节低、果枝数多、铃多铃大性状的选择。

关键词:CSSLs;棉花;产量性状;相关分析;通径分析

中图分类号:Sll+7;S562 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2012)01-0021-04

染色体片段代换系(Chromosome segmentsubstution lities,CssLs),又称导人系,是在相同的遗传背景中导入供体亲本的染色体片段。其优点是置换片段具有稳定性和可分割性。置换片段可以通过回交、重组,再分割成长度更短的片段。利用单片段代换系还可以在相同的遗传背景下有目的地聚合目标染色体片段,从而在排除非目标区段干扰的条件下研究目标基因的复杂互作效应,是QTL鉴定、精细定位、互作分析、图位克隆、性状改良及杂种优势利用和基因表达分析的理想试验材料。

李定国曾用杂种F1代对主要经济性状进行通径分析;崔瑞敏、李煦远等用陆地棉品种间杂种F2代对主要经济性状进行通径分析;秦素平用部分转Bt基因棉与常规棉品种进行产量的通径分析;高国强用陆地型长绒棉新种质F2代主要经济性状进行相关与通径分析。而用染色体片段代换系对棉花产量性状进行通径分析研究还未见报道。用染色体片段代换系对棉花产量性状进行通径分析可以把通径分析的结果与杂交育种的亲本选配、QTL鉴定、精细定位、互作分析等结合起来,进行更有效的品种改良。

SSR标记在棉花遗传育种中的应用

SSR标记在棉花遗传育种中的应用

SSR标记在棉花遗传育种中的应用

摘要SSR是建立在PCR基础上的分子标记,具有多态性高、重复性好、共显性、操作简单等优点,已在棉花研究中被广泛应用。综述了SSR标记的原理与特点,以及其在棉花遗传图谱构建、功能基因及QTLs定位分析、标记辅助育种、种质鉴定及遗传多样性分析等方面的应用;展望了SSR分子标记技术广阔的应用前景。

关键词SSR;棉花;遗传育种

SSR(Simple Sequence Repeats)标记即微卫星标记,是由1~6个核苷酸为单位串联重复而成,长度一般在200bp以下,两端为较保守的单拷贝序列。通过重复次数不同及重复程度不完全相同而呈现多态性,呈孟德尔式遗传,共显性。SSR标记广泛存在于基因组的不同位置,根据两侧相对保守的单拷贝序列设计引物,进行PCR扩增,经电泳、显色,便能测出不同个体在某个SSR位点上的多态性,在此基础上进行相应的分析。棉花基因组中存在丰富的SSR标记,而且分布均匀,检测出的多态性频率较高,已广泛应用于遗传图谱构建、遗传多样性分析、种质鉴定、分子标记辅助选择等方面的研究。

1SSR的基本原理及特点

微卫星DNA由两部分组成,即核心序列和两翼的序列,核心序列即前面所称“重复”的短序列,两侧一般是相对保守的单拷贝序列。在PCR基础上的SSR分析是根据微卫星DNA两翼区域的序列设计位点专一的引物,以总基因组为模板进行PCR扩增,扩增产物经变性聚丙烯酰胺凝胶分离,用放射自显影、银染或荧光进行检测。这种序列广泛分布于真核生物基因组,其重复次数的不同就产生了等位基因之间的多态性。由于SSR两端多为相对保守的单拷贝序列,通过设计引物便可以PCR扩增,进行多态性检测。

与其他分子标记相比,SSR有以下优点:①共显性遗传,不易被自然选择和人工选择所淘汰,符合孟德尔遗传定律[1,2];②多态性高,可通过PCR扩增呈现出来,试验程序简单,重复性高;③SSR序列的两侧序列较保守,在等位基因中多相同,便于重复利用已知引物;④易于检测、重复性好、可进行自动化分析,1个位点一般可在24h内完成,且可同时进行多位点的检测;⑤对DNA质量和数量的要求不高,仅需微量组织便能有效的分析鉴定。尽管微卫星作为分子标记有许多优点,但同样存在不足之处,其中一个最大的麻烦就是必须预先知道试验材料的基因组信息,至少必须知道重复序列两翼的序列信息,才能设计出适宜的

国际棉花基因组测序计划

薹 

象 

目 

除 学 衔 勤 慧 术前沿 

国际棉花基因组测序计划 

南京农业大学 

一个生物的全基因组序列蕴藏着这一生物的 

起源、进化、发育、生理及与所有遗传性状有关的重 

要信息。所有这些重要的信息都写在由4种碱基(A、 

T、c、G)组成的基因组DNA那条长长的双链上。棉 

花基因组序列也同样蕴藏着与棉花的高产优质、抗 

病抗虫、耐旱耐涝等所有性状的遗传信息。解析棉 

花基因组序列,是改进棉花纤维品质、提高产量的 

前提与基础,也可为研究棉种起源、进化提供直接 

的依据。棉花是世界性重要的经济作物,也是我国 

重要的国民经济支柱产业,所以,阐明棉花的基因 

组信息具有重要的理论和实践意义。综观近年来我 

国棉花产业的发展态势,暴露出许多新问题:纤维 

品质类型单一,不能满足纺工部门要求;病虫害,特 

别是黄萎病的不断蔓延、加重,严重影响了棉花的 

产量和纤维品质。这同样也是世界棉花产业共同存 

在的问题。人们越来越迫切地希望揭开棉花基因组 

的序列之谜。 

在这样的背景之下,由南京农业大学张天真教 

授、中国科学院上海植物生理生态研究所陈晓亚院 

士和北京大学朱玉贤教授牵头组织的“国际棉花基 

因组测序计划研讨会”(International Cotton 

Sequencing Workshop)2007年5月25日在南京农 

业大学国家重点实验室学术报告厅隆重开幕。来自 

美国农业部、德克萨斯大学、澳大利亚植物研究所 

以及中科院上海植生所、北京大学、南方基因组研 

究中心的20余名专家学者参加了此次研讨会。研 

讨会期间,与会代表围绕棉花基因组测序工作的研 

究基础及进展进行研讨,并就国际棉花基因组计划 

白皮书的内容与实施方案进行具体磋商,以明确分 

工,加强合作,推进棉花全基因组测序计划的全面 

启动。 

目前用于全基因组测序的方法主要有两种:全 

26 基因组霰弹法即鸟枪法和基于高分辨率物理图谱的 

逐步克隆法。这两种方法各有利弊。以鸟枪法为主的 

陆地棉极短纤维突变体基因Li_2的遗传与定位

棉花学报 Cotton Science 2010,22(5):398-402 

陆地棉极短纤维突变体基因L 的遗传与定位 

刘逢举,梁文化,郭旺珍,张天真 

(南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室/棉花研究所。江苏南京210095) 

摘要:Li 突变体是在纤维伸长发育阶段纤维极端缩短类型的突变体,其控制极短纤维表型的基因被命名为 

L 。本文以(Li2×海7124)Fz及(Li xsubl8)F 作为标记群体,结合本实验室最新的海陆种间分子遗传图谱上染色 

体18的标记信息,对陆地棉纤维突变体Liz的极短纤维性状进行基因定位。(Li ×海7124)F:分离群体中,纤 

维性状分离比符合孟德尔3:1的分离,证明Li:突变体的极短纤维性状是由一对完全显性单基因控制。而在 

(Lizxsubl8)F 分离群体中,纤维性状分离比出现异常,不符合3:1的分离比,这可能与Li,突变体的温敏特性 

有关。利用JoinMap 3.0连锁分析软件,使用舍623个单株的(Li x海7124)F 群体将L 基因定位在18染色体 

的端部,与最近标记Z08的遗传距离为6.051 cM;使用含651个单株的(Li2xsubl8)F2群体将 基因也定位在 

了l8染色体的端部,与最近标记Z08的遗传距离为9.266 cM。研究结果为进一步精细定位与图位克隆该基因 

提供了基础 

关键词:陆地棉;极短纤维; 基因;分子标记;遗传定位 

中图分类号:¥562.035 文献标识码:A 

文章编号:1002—7807(2010)05 0398—05 

Genetic Mapping of Short Fiber Mutant Gene L易in Upland Cotton 

L1U Feng-ju,LIANG Wen—hua,GUt Wang—zhen,ZHANG Tian—zhen 

(National Key Laboratory ofCrop Genetics&Germplasm Enhancemen ̄Nanjing Agricultural University,Institute ofCotton 

利用WGCNA鉴定棉花抗黄萎病相关基因共表达网络

作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2020, 46(5): 668679 /

ISSN 0496-3490; CN 11-1809/S; CODEN TSHPA9 E-mail: zwxb301@

本研究由山东省农业科学院农业科技创新工程(CXGC2018B01, CXGC2018E06)项目资助。

This study was supported by the Agricultural Science and Technology Innovation Project of Shandong Academy of Agricultural Sciences

(CXGC2018B01, CXGC2018E06). * 通信作者(Corresponding author): 傅明川, E-mail: fumingchuan@

Received (收稿日期): 2019-08-23; Accepted (接受日期): 2020-01-15; Published online (网络出版日期): 2020-02-18.

URL: /kcms/detail/11.1809.s.20200218.1558.002.html DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94124

利用WGCNA鉴定棉花抗黄萎病相关基因共表达网络

傅明川* 李 浩 陈义珍 柳展基 刘任重 王立国

山东棉花研究中心 / 农业部黄淮海棉花遗传改良与栽培生理重点实验室, 山东济南 250100

摘 要: 加权基因共表达网络分析(Weighted Gene Co-expression Network Analysis, WGCNA)作为一种典型的系统生

物学方法, 可用来鉴定协同表达的基因模块, 探索模块与目标性状之间的生物学相关性, 并挖掘网络中的核心基因。

棉花纤维品质的分子辅助育种

棉花纤维品质的分子辅助育种

摘要 棉纤维是一种优良的天然纤维,是重要的纺织工业原料,提高棉花纤维品质对纺织工业有重要意义。对最近10年来棉花纤维品质分子标记辅助选择育种的研究状况进行了综述,针对目前存在的问题提出了相应对策。

关键词 棉花;纤维品质;分子标记辅助选择

中图分类号 ts102.2+11文献标识码a文章编号 1007-5739(2008)22-0154-02

棉花纤维是重要的纺织工业原料。随着人们对衣着要求的普遍提高,对棉花品种的纤维品质也提出了更高的要求。长期以来,育种工作者通过杂交育种的方法培育了一些具有优异纤维品质的棉花品种。最近几十年分子生物学的发展为棉花品种选育及性状改良提供了重要的选择手段,其中,通过分子标记进行纤维品质的辅助选择育种提高了选择效率。

1研究现状

1.1棉花纤维品质的分子标记发展迅速

近年来,棉花遗传图谱的构建取得了显著进展,为进一步的qtl精细定位提供了大量的标记信息。目前,世界上有多个实验室从事这方面研究。kohel等[1]利用陆地棉品种tm-1与海岛棉品种3-79种间杂种分离群体构建了含355个dna标记、覆盖4 766cm、分布有50个连锁群的遗传图谱。在此基础上,鉴定出13个海岛棉优质基因(qtls),其中4个与纤维强度、3个与纤维长度、6个与纤维细度有关。这些qtls可解释(tm-1)×(3-79)海陆杂种f2总遗传变异的35% ~50%。进一步的研究发现,四倍体棉花的a、d基因组均含纤维品质基因,但所检测到的大部分标记在tm-1表现为隐性,需要利用分子标记技术辅助选择。yu等[2]在构建陆地棉×海岛棉种间杂种遗传图谱的基础上,鉴定出与海岛棉优质纤维基因qtl连锁的分子标记11个:3个纤维强度、3个纤维长度、5个纤维细度。jiang等[3]的研究证明四倍体棉(aadd)中,大部分纤维品质、产量的qtl位于d染色体亚组,而四倍体棉种中a染色体亚组的祖先是有纤维的,而d染色体亚组则是光子,没有纤维。他们鉴定出的3个纤维强度qtl可解释海陆杂种f2总遗传变异的30.9%。shappley等[4]在陆地棉品种间杂交后代中鉴定出与纤维品质连锁的rflp标记若干个。

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