【摘 要】
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棉花生产的天然纤维是纺织工业的重要原料之一。天然彩色棉是指在自然条件下纤维能够呈现出一定色泽的棉花。棕色棉作为彩棉的主要类型,相关研究和应用都最广泛。相比于白棉,棕色纤维减少了纺织过程中所需的漂白印染等工序,进而减少了工业污染和纺织成本。因此,棕色棉成为一种环保资源,同时兼具纺织成品颜色自然、质地柔软、保温等特点。然而,天然棕色棉的产量和纤维品质较白棉差,单纯依靠传统的育种方法很难实现棕色棉产量和
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棉花生产的天然纤维是纺织工业的重要原料之一。天然彩色棉是指在自然条件下纤维能够呈现出一定色泽的棉花。棕色棉作为彩棉的主要类型,相关研究和应用都最广泛。相比于白棉,棕色纤维减少了纺织过程中所需的漂白印染等工序,进而减少了工业污染和纺织成本。因此,棕色棉成为一种环保资源,同时兼具纺织成品颜色自然、质地柔软、保温等特点。然而,天然棕色棉的产量和纤维品质较白棉差,单纯依靠传统的育种方法很难实现棕色棉产量和品质的双重突破。前人研究表明,深棕色纤维的主效位点为Lc1。前期本实验室利用连锁及关联分析的方法获得了该位点的两个候选基因,GhTT2＿A07和GhWD＿A07,并认为这两个基因分别对棕色棉纤维颜色的产生和颜色深浅发挥作用。因此,本研究以这两个基因作为研究对象,意图解析深棕色棉的分子机制,为棕色棉育种提供理论依据。得到的主要结果如下:1.GhTT2＿A07可以调控纤维棕色的产生通过在深棕色纤维棉突变体Youse（Ys）和白色纤维棉花鄂棉22的各个组织间GhTT2＿A07的表达模式测定,我们确定了GhTT2＿A07主要在深棕色棉Ys纤维发育的5-15 DPA（days post anthesis）高量表达。纤维不同发育时期的PAs（Proanthocyanidians）含量测定及PAs生物合成路径中关键结构基因的表达均在深棕色棉Ys的5-15 DPA纤维中显著升高。亚细胞定位显示GhTT2＿A07在细胞核里有强烈信号,这符合R2R3 MYB转录因子的表达特性。酵母双杂交筛选到的互作基因GhWD＿A07和GhbHLH48均在深棕色棉Ys的10 DPA纤维中高量表达。而在GhTT2＿A07VIGS沉默株系的叶片中,PAs含量显著降低,GhbHLH48的表达量显著降低。在两材料中克隆GhTT2＿A07上游2.3 kb启动子序列,序列比对和启动子元件分析显示深棕色棉GhTT2＿A07的启动子存在更多的TATA-box元件。利用烟草瞬时表达LUC验证两种启动子的驱动差异,结果显示两者并无明显差异。根据GhTT2＿A07在深棕色纤维中表达的特异时期,选择在棉花纤维5-10 DPA特异表达的Expansin启动子驱动GhTT2＿A07在白色棉受体材料Jin668中进行特异表达,转基.因阳性植株的棉花纤维呈浅棕色。2.GhWD＿A07参与原花青素的合成对GhWD＿A07进行基因家族分析发现,该基因在亚洲棉、雷蒙德氏棉、陆地棉、海岛棉间高度保守。亚细胞定位显示该基因在细胞核与细胞膜上均能检测到荧光信号。为了探究该基因的功能,在深棕色棉中利用VIGS技术沉默该基因,叶片PAs含量显著降低,说明该基因确实可以调控PAs的生物合成。在沉默GhTT2＿A07的株系中GhWD＿A07的表达量显著升高,认为这是棉花中对GhTT2＿A07沉默表达的一种补偿,但是这种补偿并不能挽救叶片中PAs积累的降低。此外,沉默GhWD＿A07的植株生长发育迟缓,株高明显变矮。针对产生的意料之外的表型,需要进一步深入的实验研究。
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