彩色棉纤维比较蛋白质组学研究及花色素还原酶ghanr基因的鉴定

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1、分类号：密级：请注明密级及保密期限学号：2009207012单位代码：10759石河子大学博士学位论文彩色棉纤维比较蛋白质组学研究及花色素还原酶GhANR基因的鉴定学位申请人李艳军孙杰教授指导教师夏桂先研究员员申请学位门类级别农学博士学科、专业名称作物遗传育种植物重要农艺性状基因克隆研究方向与功能研究所在学院农学院中国·新疆·石河子2013年6月ComparativeproteomicsstudyofnatutallycoloredfiberandcharacterizationofGhANRgeneADissertationSubmittedtoShiheziUniversityIn

2、PartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofDoctorofAgricultureByYan-JunYLian-jun(CropBreedingandGenetics)DissertationSupervisor:Prof.JieSunProf.Gui-XianXiaJune,2013学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意。研究

3、生签名：李艳军时间：2013年6月10日使用授权声明本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文在学校图书馆保存并允许被查阅。有权自行或许可他人将学位论文编入有关数据库提供检索服务。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。研究生签名：李艳军时间：2013年6月10日导师签名：孙杰时间：2013年6月10日摘要1.研究目的彩色棉是一种成熟吐絮时纤维自身带有天然色彩的棉花。近年来，人们的健康和环保意识逐渐增强，天然彩色棉制品倍受人们青睐。然而，彩色棉纤维的颜色仅有绿色

4、和棕色两大色系，颜色单调，远不能满足人们对于绚丽服饰的需求。由于缺乏除棕、绿两种颜色之外的其他颜色的种质资源，通过常规的杂交手段难以解决目前彩色棉颜色单调的问题。人们寄希望利用基因工程手段来改变彩色棉纤维的颜色，完成这项工作的前提是明确彩色棉纤维色素形成的分子机制。本研究利用2-DE结合质谱鉴定分析比较了彩色棉及其白色近等基因系棉纤维蛋白质组的差异，分离鉴定差异蛋白，为揭示彩色棉色素合成的分子机制及为利用基因工程手段改良彩色棉纤维色泽品质提供理论基础。2.结果与结论2.1利用差异蛋白质组学策略分析比较了棕色棉及其白色近等基因系棉纤维蛋白质组差异，利用MALDI-TOF/TOF质谱技术成

5、功鉴定了3个纤维发育时期（12，18和24DPA）共计78个差异蛋白点。研究发现21个差异蛋白点与植物次生代谢途径相关，其中15个参与类黄酮物质的合成，且均在棕色纤维中表现上调；DMACA染色实验以及7个原花色素合成关键酶基因的qPCR分析表明，类黄酮在棕色棉纤维色素形成过程中起关键作用，推测原花色素与纤维颜色形成有关。本研究首次从蛋白质组学的角度明确了类黄酮在棕色棉纤维色素合成过程中的重要作用，也为类黄酮是棕色纤维中的色素物质这一假设提供了直接的证据。同时发现了一些在棕色纤维中下调的蛋白点，包括糖酵解、氧化还原平衡，细胞骨架和蛋白质代谢相关蛋白，推测棕色纤维中类黄酮化合物的活跃代谢影

6、响了其它代谢途径的正常运作，一些纤维发育相关的蛋白，如ascorbateperoxidase、superoxidedismutase、actin、annexin和heatshockprotein70等表现下调，是棕色棉纤维品质差的主要原因。2.2利用差异蛋白质组学策略分析比较了绿色棉及其白色近等基因系棉纤维蛋白质组差异，在3个纤维发育时期（12，15和24DPA）成功鉴定了25个差异蛋白点。这些差异蛋白点包括次生代谢、能量/碳水化合物代谢、细胞壁合成、蛋白质代谢、细胞骨架、氨基酸代谢、细胞响应和脂代谢等相关蛋白，其中大部分蛋白点表现为下调。几个差异明显的蛋白点分别为phospholip

7、aseD、phenylcoumaranbenzylicetherreductase和s-adenosylmethioninesynthase，暗示它们在绿色棉色素合成过程中起关键作用。为了进一步寻找绿色纤维中色素合成相关基因，本研究利用双向电泳技术研究了21DPA绿色棉纤维蛋白质组，从凝胶上挖取220个蛋白点进行MALDITOF/TOF分析，成功鉴定出156个蛋白。根据蛋白的功能将这些蛋白分成12类，主要包括能量/碳水化合物代谢、细胞壁合成、氧