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棉花是我国的主要经济作物之一,棉花纤维品质的改良长期以来备受人们关注。棉花也是人们衣被和日用纺织品的主要原料,大多数布料都要经过有机颜料染色,而其中大部分有机染料都是有毒的。现在医学研究表明,服饰布料由于印染而残留的有毒化学物质和染料残留物,会引起皮肤过敏、搔痒,甚至通过皮肤渗透进入血管和内脏,长期累积于体内,损害人们的身体健康。而彩棉服饰则没有上述危害,相反它质地柔软、透气、吸汗、富有弹性,穿着舒适,有利于保护人们的身体健康。随着生活水平的提高和对健康日益重视,人们对天然彩色棉的需求大大增加。目前,天然棉花纤维主色为白色,虽然有棕色和绿色,但色彩较为单调很难满足人们的日常需求。因此,拓宽彩色棉色谱,对彩色棉产业的发展具有举足轻重的作用。
目前,在棉花自身调控颜色的基因还没有克隆出来情况下,棉花纤维颜色的改良大部分依赖于棉花以外的基因资源,因此克隆棉花自身调控颜色的基因显得尤为重要。本试验以矮牵牛花色的ph1基因(登陆号AB027455)为探针对棉花EST数据库进行BLAST检索,获得多条与之高度相似的棉花EST序列;将获得的EST序列进行首尾拼接,获得新的Contig;以获得的Contig反复对棉花EST公共数据库进行BLAST检索、拼接,尽可能获得全长cDNA;根据获得的序列设计引物,克隆出调节棉花纤维pH值的基因,将其命名为ph1基因,并应用生物信息学软件对其蛋白质的功能进行了预测分析,同时构建植物表达载体,通过农杆菌介导法转化小拟南芥,对所克隆的棉花ph1新基因进行初步的功能验证。同时将含有色素基因的pCAMBIA2301-PchsA-F3’5’H–difF载体通过农杆菌介导法成功的转化到了粉色矮牵牛中,成功获得转基因植株。
本研究通过电子克隆和分子生物学的方法,已经成功克隆获得棉花ph1基因,其全长1378bp,最大开放阅读框长度为1248bp,编码416个氨基酸;并且构建了植物表达载体pBI121-ph1及RNAi载体2300-pUCCRNAi-phsh,通过农杆菌GV3101浸染了小拟南芥。同时将含有色素基因的pCAMBIA2301-PchsA-F3’5’H-difF载体成功转化到矮牵牛中,经PCR检测证明,目的基因已成功导入矮牵牛中,转基因植株的花色由粉红色变成了蓝紫色。此种方法为棉花纤维色泽的改良提供一种借鉴。