海岛棉ckx和pg家族基因的克隆及功能分析

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1、AGRICULTURALUNIVERSITYOFHEBEI硕士学位（毕业）论文海岛棉CKX和PG家族基因的克隆及功能分析学位申请人尚圆圆指导教师张桂寅研究员马峙英教授学科专业作物遺传育种学位类别农学硕士授予单位河北农业大学答辩日期二〇一五年五月二十三日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河北农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同

2、志对本研究所做的任何贡献均已在论文.中作了明确的说明并表示谢意。-学位论文作者签名：向圆圓签字日期：>0…年6月)円学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解’河:1匕农业大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北农业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数抿库讲行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：尚圓圓导师签名：签字円期：年6月J日签字円期

3、：如

4、y年/月j日学位论文作者毕业后去向:电邮is:齓工作单位:通讯地址:分类号：S562.035单位代码：10086密级：公开学号：2012207海岛棉CKX和PG家族基因的克隆及功能分析CloningandFunctionalStudyofCKXandPGFamilyGenesfromGossypiumbarbadense学位申请人：尚圆圆指导教师：张桂寅研究员马峙英教授学科专业：作物遗传育种学位类别：农学硕士授予单位：河北农业大学答辩日期:二〇一五年五月二十三日摘要我国棉纤维品质大都偏低，不能满足市场

5、需要；而棉纤维品质主要由植物本身基因型决定，所以研究纤维发育相关基因的表达和调控对改良纤维品质具有重要意义。黄萎病是棉花最具毁灭性的病害之一，已经严重影响到棉花生产。目前有效防治措施是筛选抗病基因和培育转基因抗病品种。因此，深入理解棉花的抗黄萎病机制，克隆抗黄萎病相关基因并验证功能，对培育抗病品种具有重要意义。细胞分裂素CTK是一类重要的植物激素，在调控植物生长发育和抗病性方面的作用均非常重要。细胞分裂素脱氢酶CKX是目前已知的唯一能够催化天然CTK发生不可逆降解的酶，是降解内源CTK的关键因子。已有研究证

6、明CKX能够影响棉纤维发育和棉纤维产量，并参与植物的胁迫调控。多聚半乳糖醛酸酶PG与细胞发育、花粉管伸长、花粉粒成熟、木质部细胞形成等有关，还与病原菌防御、植物寄主互作相关。已有研究证明，PG与棉花花粉发育和纤维发育有关，也参与了植物抗病反应过程。本研究从课题组前期构建的黄萎病菌诱导下的海岛棉全长cDNA文库中，筛选出2个细胞分裂素脱氢酶家族的基因GbCKX1、GbCKX2和5个多聚半乳糖醛酸酶家族的基因GbPG2、GbPG3、GbPG4、GbPG5、GbPG6，对这些基因进行克隆、生物信息学分析和表达模式

7、分析预测基因的功能，并对GbCKX1和GbCKX2进行沉默后的基因功能研究。主要结果如下：1.GbCKX1和GbCKX2的克隆、表达分析和功能研究（1）GbCKX1的ORF长度为1560bp，编码519个氨基酸；GbCKX2的ORF长度为1539bp，编码512个氨基酸。多重序列分析表明，二者所编码的蛋白同源性为80%，均属于CKX基因家族蛋白，均含有CKX家族高度保守的FAD结合域和细胞分裂素结合域；但二者在结构域上有所不同，GbCKX2含有L-半乳糖内酯脱氢酶功能域(PLN02465)、D-乳酸脱氢酶功

8、能域(PLN02805)以及蛋白质互作基序位点PAS。生物信息学分析发现，GbCKX1和GbCKX2都没有信号肽和跨膜域，均属于非分泌蛋白。同源进化树分析表明，基因GbCKX1、GbCKX2与植物TcCKX、PtCKX1、AtCKX7基因编码蛋白的同源性较高，聚为一类。（2）棉纤维不同发育时期的qRT-PCR结果表明，CKX1和CKX2在Pima90-53和中棉所8号呈现不同的表达模式。CKX1在次生壁加厚期存在表达高峰，并且在Pima90-53的表达量显著高于中棉所8号；CKX2在纤维伸长期存在表达高峰，

9、并且在中棉所8号中的表达量显著高于Pima90-53。因此预测CKX1可能通过参与次生壁加厚期纤维的发育，影响棉纤维的强度；CKX2可能通过参与纤维的伸长，影响棉纤维的长度。（3）黄萎病菌胁迫下的qRT-PCR结果表明，黄萎病菌胁迫后，两个基因的表达量与对照相比均有所上升。CKX1在抗病品种Pima90-53中，12hpi表达量显著高于对照，而在感病品种中棉所8号中，表达量显著高于对照且出现在24hpi；CKX2