棉花纤维品质发育的分子研究综述

纤维分化和突起的分子调控机制有着重要的意义。

郝佩佩(2011)以陆地棉品种徐州142(WT)及其无绒无絮突变体(fl)初始发育时期的开花前3天(-3 DPA)、1天(-1 DPA)、开花当天(0 DPA)的胚珠为材料,通过比较磷酸化蛋白质组学的分析,鉴定了与棉花纤维初始发育相关的磷酸蛋白质,分析了蛋白质磷酸化修饰在棉花初始发育中所起的重要作用,并探讨了棉花纤维分化和突起的可能机理。进行了过WT和.fl纤维初始发育阶段的-3、-1、0 DPA胚珠的磷酸蛋白质了比较分析,经PDQuest软件分析,共检测到73个差异表达磷酸蛋白质,通过MALDI-TOF-TOF MS/MS分析,成功鉴定了63种磷酸蛋白质。这些蛋白质主要涉及氧化-还原动态平衡与调控;蛋白合成、加工、降解;糖代谢和呼吸代谢;细胞骨架等生物学过程。初步揭示了磷酸化作用在棉花纤维初始发育中起重要的调控作用,并为进一步研究其调控机制提供了线索和候选蛋白质。

GhPRP5是一个纤维特异性基因,在棉花中编码一个富含脯氨酸的功能性特征蛋白。在转基因拟南芥中过量表达GhPRP5会减慢细胞生长,从而导致更小的细胞尺寸,因此与野生型植物相比较很弱小。与此相反,Xu WL等(2013)研究发现在棉花中通过RNA干扰降低GhPRP5表达量却可以增强纤维的发育,因此转基因棉花植物的纤维长度比野生型更长。此外,在转基因棉花植株中抑制GhPRP5,一些参与纤维伸长和细胞壁合的基因表现为分别上调或下调,说明GhPRP5蛋白作为一种负调节因子参与调控棉纤维发育。 四、棉纤维发育的重要转录因子的分离与功能分析

转录因子在棉纤维细胞分化发育过程中起重要的调节作用遥近年来已经有多个与棉纤维发育相关的转录因子被研究报道袁主要包括MYB尧HD-ZIP尧MADS尧TCP等家族成员,其中研究最为广泛的为MYB 类转录因子遥GL1 类的MYB 转录因子和MIXTA类的MYB 转录因子通过不同的调控方式参与对棉纤维细胞发育的调控遥对这些转录因子的深入研究袁对于揭示棉纤维细胞分化发育的分子机理具有重要的意义

禄亚洲等(2013)利用RT-PCR技术从棉花纤维中克隆棉花GhGGPase基因,进行生物信息学分析,构建原核表达载体pET28a-GhGGPase,转化大肠杆菌BL21(DE3)并进行体外诱导表达,通过SDS-PAGE检测目的蛋白的表达。最终成功构建了pET28a-GhGGPase原核表达载体;获得分子质量约为49 kDa左右的重组蛋白GhGGPase。半定量RT-PCR的组织表达特异性分析表明GhGGPase基因与棉纤维的快速伸长发育密切相关。

Taliercio等(2007)用荧光染料染色胚珠证实了内质网(ER)增加发生在纤维起始期(1DPA),这种情况一直持续到3DPA,而在突变体中则没有这种现象。两个类似于CPC(抑制拟南芥叶表皮毛的分化)的基因被发现。对GTP介导的信号转导和细胞周期控制和钙离子介导的信号转导途径有关的基因进行了鉴定。在纤维发育的起始期和其他胚珠相比钙离子浓度高,说明钙离子在纤维发育中起重要作用) MYB类转录因子是指含有MYB结构域的一类转录因子,广泛参与植物发育和代谢调节。含2个MYB结构域的R2R3类MYB转录因子在植物体内主要参与次生代谢的调节和控制细胞的形态发生。

房栋等(2008)从优质材料7235不同发育时期的棉纤维混合cDNA文库中克隆了一个棉花MYB转录因子基因GhTF1。表达特征分析表明,该基因在不同组织

中均表达,但表达量不同,特别在开花前1d,开花后8d和11d的纤维细胞中优势表达。该基因在二倍体棉种非洲棉和雷蒙德氏棉中开放读码框区的序列较保守,但在非编码区差异较大,在内含子区存在大片段插失和碱基替换现象。Southern杂交结果表明该基因在陆地棉基因组中存在2个拷贝,推测A、D亚组中各有1个拷贝。利用海7124和TM-1两亲本配置的BC1作图群体,将GhTF1定位在染色体10上。

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