棉花GhPAP1的轉(zhuǎn)基因功能研究.pdf

1、花色素苷是一種可使植物花朵、果實(shí)等器官呈現(xiàn)紅色、紫色或藍(lán)色的水溶性色素，屬于類黃酮物質(zhì)。植物通過花色及果實(shí)顏色來吸引授粉者及種子傳播者，另外花色素在保護(hù)葉片免受紫外線傷害、抵御低溫、抵抗病蟲害及植食性生物等方面也有很重要的作用。
　　MYB蛋白(如擬南芥PAP1)是調(diào)控花色素合成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。前期研究表明棉花PAP1同源基因GhPAP1具有促進(jìn)花色素合成的功能。本研究在表達(dá)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)GhPAP1基因功能和啟動(dòng)子表達(dá)特性進(jìn)行

2、了棉花轉(zhuǎn)基因功能研究。
　　主要結(jié)果如下:
　　1.棉花紅色植株性狀是由于花色素的積累造成的
　　通過檢測(cè)分離世代中紅色植株與綠色植株的花色素含量和花色素合成途徑結(jié)構(gòu)基因GhCHS1、GhANS1、GhGT13，以及花色素調(diào)節(jié)基因GhPAP1的表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)紅色植株的花色素含量、花色素合成結(jié)構(gòu)基因和GhPAP1的表達(dá)量顯著高于綠色植株，且與紅色植株共分離，表明棉花紅色植株性狀由花色素決定，而GhPAP1與紅色植株的花色素

3、合成調(diào)控密切相關(guān)。
　　2.超量表達(dá)GhPAP1基因可促進(jìn)花色素的合成
　　利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將GhPAP1的超量表達(dá)載體轉(zhuǎn)入綠色植株棉花冀棉14號(hào)。超量表達(dá)GhPAP1棉花的葉片、莖、花、胚珠等組織呈現(xiàn)深紫色，其花色素含量相比于野生型大幅度提高，表明超量表達(dá)GhPAP1基因可促使花色素在相關(guān)位置合成和積累。但是，在超量表達(dá)GhPAP1棉花的纖維中卻未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的顏色變化。
　　3.GhPAP1調(diào)控花色素合成途徑的結(jié)構(gòu)基因

4、
　　通過qRT-PCR方法檢測(cè)了超量表達(dá)GhPAP1的轉(zhuǎn)基因植株葉片和纖維中的花色素合成途徑各結(jié)構(gòu)基因表達(dá)水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在這兩個(gè)部位中，轉(zhuǎn)基因植株的花色素合成途徑結(jié)構(gòu)基因CHS、CHI、ANS、DFR、GT13的轉(zhuǎn)錄水平都相應(yīng)提高。
　　4.GhPAP1的超量表達(dá)可縮短棉花纖維長(zhǎng)度
　　對(duì)超量表達(dá)GhPAP1的轉(zhuǎn)化子及野生型分別進(jìn)行纖維長(zhǎng)度測(cè)量，發(fā)現(xiàn)超量表達(dá)植株的纖維長(zhǎng)度顯著短于野生型。對(duì)開花當(dāng)天及開花后1天的胚珠表

5、皮掃描電鏡觀察也發(fā)現(xiàn)纖維細(xì)胞的突起進(jìn)程受到阻滯。這表明超量表達(dá)GhPAP1可抑制棉花纖維發(fā)育。
　　5.GhPAP1的啟動(dòng)子活性分析
　　將GhPAP1的啟動(dòng)子融合GUS基因構(gòu)建植物表達(dá)載體pBI121-pGhPAP1∷GUS，利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將其轉(zhuǎn)入冀棉14材料中，經(jīng)PCR驗(yàn)證共獲得4株陽性轉(zhuǎn)基因植株。對(duì)其進(jìn)行GUS組織化學(xué)特異性分析顯示，在轉(zhuǎn)基因植株的根、莖、葉營(yíng)養(yǎng)器官及花、胚珠中均有藍(lán)色出現(xiàn)，表明GhPAP1基因可在相