棉花细胞初始脱分化的基因差异表达分析

植物激素诱导初期是体细胞胚胎发生的关键时期, 它包含了一个通过细胞脱分化获得细胞全能性的过程. 为了揭示棉花细胞脱分化的分子机制, 利用抑制差减杂交方法建立了一个cDNA文库. 共有286个差异表达的cDNA克隆测序并鉴定, 112个独立的EST在激素诱导初期明显地上调表达, 其中有40.2%的EST是第一次被分离鉴定. GST在植物激素诱导初期的6~24 h高度表达, PRPs在不同的处理中优势表达并表现出不同的表达模式, 表明它们与棉花细胞脱分化关系密切. 棉花SAM代谢途径中假定的GhSAMS, GhSAMDC, GhSAHH和GhACO3被鉴定, qRT-PCR分析表明, 它们的表达水平在激素诱导初期出现两次明显的上升/下降过程, 且GhSAMS和GhSAHH表现出高度正相关, 高表达水平的GhSAMS可能与脱分化细胞重新进入细胞周期密切相关. 组织形态学观察进一步表明, 2,4-D处理条件下的部分细胞在72 h内完成脱分化和分裂过程, SAM-dependent转甲基途径可能通过两次转甲基活性的改变调控棉花细胞脱分化过程. 此外, 差异表达基因在不同处理中的表达模式表明了2,4-D和激动素之间存在着复杂互作关系.     

棉花原生质体“供-受体”双失活融合产生种间杂种植株及其鉴定

采用“供-受体”双失活融合模式, 以陆地棉品系YZ-1原生质体为受体, 以野生棉G. davidsonii原生质体为供体, 开展不对称融合. 融合前, 陆地棉品系YZ-1原生质体经过0.5 mmol/L碘乙酰胺(IOA)室温下处理20 min, 野生棉G. davidsonii原生质体经过38.7 J/cm2的紫外线(UV)处理30?s, 能有效地抑制亲本原生质体的生长. 将上述条件下分别钝化处理的双亲原生质体采用电诱导融合后进行培养, 获得再生植株. 对获得的杂种植株进行形态学、细胞学及分子标记检测. 大部分再生植株表现出新形态, 部分表现亲本中间型, 少数偏向受体亲本. 融合植株的染色体数目在40~73之间. 随机扩增多态性DNA标记(RAPD)和简单重复序列(SSR)分析证实了再生植株的杂种真实性. 而细胞质基因组的酶切扩增多态性序列(CAPS)和叶绿体SSR(cpSSR)分析结果显示, 杂种的线粒体和叶绿体发生了重组. 本研究是棉花中开展“供-受体”双失活融合模式的首次报道, 是继对称融合和基于紫外线处理的不对称融合之后在棉花原生质体融合方面又一新的进展.     

棉花纤维发育和体细胞胚发生过程中实时定量PCR内对照基因的筛选

实时定量PCR技术(qRT-PCR)能够快速地对多个样品进行基因表达分析, 因此已成为芯片和微点阵数据验证的常用手段. 为了得到更精确的数据, 通常需要一个和多个内对照基因来平衡化qRT- PCR数据. 目前一般选择持家基因(housekeeping gene)作为内对照, 但很多持家基因的表达水平随着环境的改变而改变. 在棉花纤维发育和体细胞胚发生机制研究过程中已经产生大量芯片和微点阵数据, 但目前在采用实时定量PCR验证这些数据时都只用了一个持家基因来平衡化数据. 为了验证其可靠性, 本研究根据常用的持家基因(18S rRNA, Histone3, UBQ7, Actin, Cyclophilin, Gbpolyubiquitin-1和Gbpolyubiquitin-2)设计了7对引物, 用相对的绝对定量法验证了在棉花不同组织和不同发育阶段(21个样品)表达水平的稳定性, 发现在纤维发育的后期(17 DPA (day post anthesis)以后), 这些基因的表达都下调, 而纤维发育后期特异表达基因AGP的表达从15 DPA开始到27 DPA一直都呈上升趋势. 因此对于纤维系列特别是纤维发育后期基因的qRT-PCR更好的选择是相对的绝对定量. 而对于非纤维系列, 这些持家基因的表达水平相对纤维系列变化幅度较小, 但为了得到更精确的表达数据, 应该同时用Histone3, UBQ7和Gbpolyubiquitin-1一起来平衡化qRT-PCR数据.     

棉花SRAP遗传连锁图构建

应用SRAP标记构建棉花分子遗传连锁图, 作图群体为邯郸208与Pima90杂交产生的129个F₂单株. 筛选多态性较好的76个引物组合进行群体检测, 共得到285个多态性条带, 平均每个引物组合产生3.75个多态性条带, 最多的产生13条多态性条带. 对285个标记用MAPMAKER/EXP3.0构建连锁群, 237个标记进入39个连锁群(LOD ≥3.0) , 总长3030.7 cM, 覆盖整个棉花基因组的65.4%, 标记平均间距12.79 cM. 在整个连锁群中, 标记分布比较均匀, 没有聚集现象.     

海岛棉EST-SSR引物的开发与应用研究

现有的棉花EST-SSR引物大都开发于中棉和陆地棉, 尚没有海岛棉EST-SSR开发研究的报道. 本研究从实验室构建的海岛棉纤维发育的cDNA文库中先取98条EST序列设计了119对EST-SSR引物. 在这些SSR中, 三核苷酸重复基序AAG含量最为丰富, 达11.76%. 用36份材料(13份A基因组二倍体材料, 11份D基因组二倍体材料和12份AD基因组异源四倍体材料)评价新EST-SSR引物, 119对引物中有76对成功扩增, 共产生313条多态性条带, 平均每对引物产生4.11条. 这些引物的多态性信息含量(PIC)变化在0.17~0.95之间, 平均0.53. 根据Jaccard’s遗传相似系数对所用36份材料进行了聚类分析, 聚类结果为3大类, 分别为A基因组材料、D基因组材料和AD基因组材料. 此外, 有21对引物在本实验室的种间回交群体((鄂棉22 × Pima3-79) × 鄂棉22) DNA中表现多态性扩增, 产生24个多态性位点, 其中22个被锚定于该遗传连锁图的12条染色体. 本研究不仅详细地概括了这批新的EST-SSR引物的特征, 而且有力地证明了其在遗传多样性分析及遗传连锁图构建方面的应用价值.