棉纤维发育突变体新基因的定位及相关功能基因鉴定

摘要

本课题组在有性杂交转Bt基因抗虫棉育种的低代品系中发现了1个纤维发育突变体，表现为种子只具有短绒、无长纤维。对该材料进行了连续多代自交，突变性状和主要农艺性状遗传特性稳定，得到了稳定遗传的纯合体，暂命名为SDM突变体。利用该SDM突变体与陆地棉遗传标准系TM-1配制杂交组合，F1表型为有短绒、有中间型纤维(纤维长度介于SDM与TM-1之间，图1),F2群体中有83株有短绒无长纤维(突变性状),185株有短绒有中间型纤维(中间性状)和86株有短绒有长纤维(野生性状)，经X2检验符合1:2:1分离，说明该突变体与纤维发育正常材料相比，在长绒发育方面存在1个位点的差异，该野生型性状相对突变性状为不完全显性。将SDM突变体分别与陆地棉多显性基因标记系T586、Lj超短纤维突变体、新乡小吉无绒突变体、徐州142光子突变体、稀絮H10突变体、光子突变体N(n)等纤维发育突变体进行杂交，等位性测验表明控制该突变体长纤维的基因与目前现有纤维突变体的突变基因非等位，是一个新的突变体，这为开展棉花纤维分化与发育相关基因的研究提供了很好的材料，丰富了棉花的遗传资源。以TM-1和SDM配制的F2群体为作图群体，通过对双亲以及近等基因池的筛选，初步推定突变基因可能在D5染色体，进一步的精细定位工作正在进行中。利用Affymetirx表达谱芯片对SDM及野生型开花后3d的胚珠cDNA进行差异表达分析，结果表明有蛋白质代谢、糖代谢、环境胁迫及抗性相关、细胞结构、纤维发育相关等140个基因表达发生明显变化，这些差异表达的基因参与棉纤维伸长过程中新陈代谢、形态建成、抗逆性等诸多方面的调控，但对其详细生物学功能需做进一步的研究。SMD突变体开花前后不同时期的胚珠DNA芯片杂交及蛋白质双向电泳分析目前正在进行中，有望得到更多直接有效的基因差异表达信息，从而进行相关基因克隆和功能验证工作。