陆地棉长绒品种鲁S075和短绒品种鲁7619纤维发育特征的研究

摘要

棉花是全世界广泛种植的一种重要经济作物,其中棉花纤维与人民的生产生活关系密切.纤维细胞是由单个表皮细胞发育而来的,而这种单细胞,就成为研究细胞分化的模式系统.细胞壁是纤维重要的组成成分,纤维的长度和强度都与纤维细胞细胞壁的结构和成分密切相关.针对棉花纤维发育特征的研究对改良棉花品种、提高棉花品质具有重要意义.纤维细胞发育过程中存在细胞程序性死亡(programmed cell death，PCD),而参与细胞程序性死亡的蛋白酶体在纤维发育过程的作用却鲜有报道,研究蛋白酶体在纤维发育中的变化对纤维品质的改良提供新思路.
　　本文首先利用半薄切片和扫描电子显微镜技术对陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品种鲁S075和鲁7619不同发育时期[-1DPA(day post-anthesis)、0DPA、1DPA和3DPA]胚珠表皮细胞进行了形态学观察,并对纤维伸长曲线进行了测定,在此基础上,利用傅里叶变换红外光谱对纤维细胞壁成分进行分析,同时,利用果胶四种单克隆抗体(JIM5、JIM7、LM5和LM6)进行免疫荧光标记,实验结果表明,不同果胶组分在纤维发育的不同时期和不同位置具有不同的分布特点.高甲酯化的同型半乳糖醛酸聚糖广泛存在于不同发育时期的纤维细胞壁中,且在发育初期集中在细胞前端,而未甲酯化的同型半乳糖醛酸聚糖在不发育成纤维的表皮细胞中含量很低,在伸长的棉纤维细胞中大量分布.鼠李半乳糖醛酸聚糖Ⅰ在纤维发育初期几乎不存在,随着棉纤维伸长才有少量的积累.(1→5)-α-L-阿拉伯聚糖侧链则存在于纤维细胞壁中且含量较高.未甲酯化果胶可能影响细胞壁结构并促进棉纤维细胞伸长.此外,在摸索出CTAB-乙酸铵提取棉花RNA方法的同时,首次在棉花中成功克隆得到拟南芥20S蛋白酶体β1亚基PBA1同源基因的序列全长,并对GhPBA1基因编码区和基因组序列全长进行相应的序列分析.随着胚珠纤维发育过程的进行，GhPBA1在转录水平的表达量逐渐降低,在蛋白水平也有相应的变化,由此推测,GhPBA1基因与纤维的生长发育可能有关.进而对不同时期的胚珠纤维的20S蛋白酶体活性进行了测定,结果表明在纤维伸长的过程中,蛋白酶体活性都维持在一个较低水平.对离体培养的胚珠施加蛋白酶体抑制剂MG132处理,结果显示,MG132处理使胚珠纤维长度增加,暗示蛋白酶体对棉花纤维细胞伸长可能有抑制作用.

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第1章 引言

1.1棉花纤维分化发育的研究进展

1.2棉花纤维细胞壁的研究进展

1.3细胞程序性死亡的研究进展

第2章 材料与方法

2.1实验材料

2.2实验方法

第3章 实验结果

3.1陆地棉品种鲁S075和鲁7619不同时期胚珠表皮细胞形态学观察

3.2纤维细胞长度测量

3.3纤维细胞壁组分测定和免疫荧光定位

3.4GhPBA1基因的克隆及序列分析

3.5棉纤维发育不同时期GhPBA1基因在转录水平和蛋白水平的表达

3.6蛋白酶体活性测定结果

3.7蛋白酶体抑制剂MG132处理棉花胚珠

第4章 讨论

4.1棉花纤维形态和细胞壁成分与细胞伸长

4.2 GhPBA1基因与纤维发育

4.3蛋白酶体与纤维发育

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢