陈晓亚
摘要：棉花是重要的经济作物。棉纤维细胞在分化后首先进入一个迅速伸长过程,然后大量合成纤维素、形成次生细胞壁。随着基因组学的发展,科学家制作的棉花 EST 已超过20万,其中大多来自棉纤维细胞;转录组分析与比较,揭示了棉纤维细胞发育与生长的重要特征。利用 cDNA 芯片分析了陆地棉纤维发育早期的表达谱,覆盖了纤维起始伸长、迅速伸长和早期次生壁合成阶段。根据 cDNA 芯片的结果,利用主成分分析的方法,可以将所分析的样品分成 4组,这与纤维生长的生理过程一致。生长素信号传导、细胞壁松弛和脂类代谢有关基因在迅速伸长阶段表达水平很高;到次生壁合成阶段,纤维素合成有关基因大量表达而其他代谢途径的基因表达减少。转录谱的结果表明,棉纤维发育后期,细胞具有向纤维素合成特化的趋势,酶活力分析体现出了基因表达水平的变化。大量的差异表达基因不仅自身可以作为棉纤维发育的靶基因,它们的顺式调控元件还可以用于调控目的基因的表达。棉花 RDL1基因在纤维伸长阶段特异表达,该基因的启动子驱动 GUS 报告基因显示,RDL1启动子可以驱动目的基因在模式植物拟南芥的表皮毛中特异表达,是纤维基因改良的有力工具。对 RDL1启动子的序列分析显示棉花 RDL1启动子具有 MYB 结合位点,实验证明该位点是维持表皮毛特异表达所必需的。我们深入研究了棉花 MYB 转录因子基因 GaMYB2(FIF1)。GaMYB2蛋白在酵母系统中可以与 RDL1启动子的 MYB 结合位点作用。在拟南芥中,FIF1基因在 RDL1启动子驱动下可以互补表皮毛缺失的 gl1突变体表型,该转录因子可以作为拟南芥表皮毛发生调控复合体的部分发挥作用,说明棉花纤维可能和拟南芥表皮毛的发生具有类似的调控机制,GaMYB2基因对于棉纤维的发育具有重要功能。棉花积累棉酚等倍半萜醛类化合物。还对棉酚生物合成途径进行了研究,克隆了该途径几个重要的酶和一个 WRKY 转录因子,并研究了棉铃虫对棉酚的反应和耐受性。
作者单位：中国科学院上海生科院植物生理生态研究所,植物分子遗传国家重点实验室
关键词：棉花 育种 棉纤维
https://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-CSSC200610001005.htm
