2013年, 第25卷, 第3期　刊出日期：2013-05-15

  

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研究与进展
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  棉花纤维发育早期RNA-Seq转录组分析

  李锡花, 吴 嫚, 于霁雯, 张金发, 范术丽, 宋美珍, 庞朝友, 喻树迅

  棉花学报. 2013, 25(3): 189-196.

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  为了揭示棉花纤维发育早期基因表达变化情况，本研究以纤维长度存在显著差异的两个陆海回交近交系NMGA-062（32.58 mm）和NMGA-105（27.06 mm）为材料，利用Illumina HiSeq^TM 2000对0、3 DPA（Days post anthesis）的胚珠及10 DPA的纤维进行RNA-Seq测序。六个文库进行拼接，共得到长度大于200 bp的Unigene 98464个，总长度约为88.2 Mb。对10 DPA的纤维转录组数据进行差异表达分析，共筛选到1931个差异表达基因，1536个Unigene上调，395个Unigene下调。GO（Gene ontology）功能显著性富集和Pathway显著性富集分析发现，差异表达基因富集在脂质转移活性（Lipid transport activity）分子功能组和脂质代谢通路（Lipid metabolism pathway），由此推测脂类相关基因可能在纤维伸长发育过程中起重要作用。通过对棉纤维发育10 DPA基因转录水平差异比较分析，为深入开展纤维伸长相关功能基因的克隆和功能验证提供了丰富的资源，并为揭示棉花纤维伸长的机制打下了坚实的基础。
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  棉花GhTCP2基因启动子分离及其在幼嫩组织的表达分析

  邢 进, 刘伟娜, 赵琳琳, 赵金凤, 张文会, 赵宝华, 李学勇

  棉花学报. 2013, 25(3): 197-204.

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  采用Genome walking的方法分离了GhTCP2基因的启动子区，应用在线分析软件PLACE对该启动子序列进行分析，发现含有多个与细胞周期、细胞分裂素、生长素相关的顺式作用元件。构建了GhTCP2基因启动子驱动报告基因GUS的植物表达载体并转化了模式植物拟南芥。转基因拟南芥的组织化学染色显示，GUS基因主要在根尖、幼叶、顶芽、侧芽和花蕾中表达。这说明棉花GhTCP2基因启动子可以驱动目的基因在植物的幼嫩组织表达，该启动子有望在植物抗虫基因工程中应用。
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  棉花转录因子GhWRKY4基因的克隆及特征分析

  李光雷, 范术丽, 宋美珍, 庞朝友, 魏恒玲, 喻树迅

  棉花学报. 2013, 25(3): 205-210.

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  本研究从陆地棉中克隆得到GhWRKY4基因，全长cDNA是1281 bp，包含1083 bp的开放阅读框，编码的360个氨基酸属于IIcWRKY转录因子家族。分析GhWRKY4基因结构表明其有三个外显子和两个内含子。GhWRKY4蛋白的亚细胞定位实验表明其定位在洋葱表皮细胞核。实时荧光定量分析结果显示GhWRKY4在棉花的根、茎、叶和花中均有表达。染色体步移得到了GhWRKY4的5’端侧翼序列，生物信息学软件预测表明GhWRKY4包含一系列和胁迫基因调控相关的反式作用元件，表明GhWRKY4参与植物对盐害和冷害胁迫的反应。
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  AFLP标记与棉花重要农艺性状的关联研究

  杨鑫雷, 周晓栋, 刘恒蔚, 王省芬, 吴立强, 李志坤, 张 艳, 张桂寅, 马峙英

  棉花学报. 2013, 25(3): 211-216.

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  以陆地棉（Gossypium hirsutum L.）品种中棉所8号和海岛棉（Gossypium barbadense L.）品种Pima 90-53杂交产生的包含91个单株的BC₁F₂群体及其衍生BC₁F_2:3群体为材料，利用逐步多元回归分析确定分子标记与重要农艺性状的相关关系，为分子标记辅助选择提供依据。试验材料分别种植在保定市郊和沧州青县两个点，每个株行考察衣分、子指、铃重、皮棉重、子棉重5个产量性状和2.5%纤维跨距长度、马克隆值、纤维整齐度、纤维伸长率、纤维比强度5个品质性状。以20对AFLP引物组合产生的125个位点对10个重要农艺性状进行多元线性回归分析，发现其中4对引物组合产生的15个位点与10个性状有着显著相关性（P≤0.05，P≤0.01），而后通过逐步多元回归分析获得6个位点，对9个农艺性状所解释的表型变异为6.2%～30%。结果表明，与9个农艺性状显著相关的6个AFLP位点可以用于未来的分子标记辅助育种计划。
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  亚洲棉种质资源的SSR遗传多样性分析

  周忠丽, 杜雄明, 潘兆娥, 何守朴

  棉花学报. 2013, 25(3): 217-226.

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  对我国棉花中期库保存的200份不同地理来源的亚洲棉代表性样本进行了SSR遗传多样性分析，结果表明：亚洲棉分子水平的遗传多样性较高。83个多态性位点共检测到368个等位基因变异，其中多态性的等位基因数为329个，平均每个SSR位点3.964个。位点多态性信息量（PIC）变幅为0.010～0.882，平均0.578，PIC值大于0.7的标记有33个（占39.8%）。基因多样性（H′）变幅为0.031～2.163，有效等位基因数（Ne）变幅为1.010～8.496。华南棉区基因遗传多样性最高，其次为长江流域棉区、黄河流域棉区，从理论上支持被广泛接受的亚洲棉在我国的传播路线是由南到北,华南棉区是中棉种系的遗传多样性富集中心。利用软件NYSTS-pc2.20,采用类平均法(UPGMA)进行聚类分析,种质间SSR相似系数变幅为0.58～0.997，平均0.745，在阈值0.73处200份亚洲棉聚为8个类群，贵池小子棉白子单独聚为一群，与其他种质遗传距离较远。遗传距离和地理距离没有必然联系，但种质间亲缘关系处于极端远或极端近时，则地理距离一般也趋于较远或较近。
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  海岛棉A亚组和草棉及阿非利加棉单染色体鉴定

  程 华, 甘仪梅, 刘 方, 蔡小彦, 王春英, 王玉红, 王坤波

  棉花学报. 2013, 25(3): 227-233.

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  以1套13个陆地棉A亚组染色体特异的BAC克隆为探针, 与海岛棉Pima90-53、红星草棉和阿非利加棉染色体进行荧光原位杂交。这些探针均在染色体上产生了特异信号，从而鉴别了这3个棉种基因组的单染色体。因此，这套BAC克隆也可以作为这3个基因组染色体的细胞遗传学标记。在此基础上，对3个棉种的A（亚）组染色体物理序号进行了命名。根据这些分子标记和连锁群的关系，染色体物理序号和遗传连锁图谱间可实现相互转化。这将有助于研究棉属不同棉种间的起源演化关系，以及新的遗传标记的染色体物理定位和构建染色体物理图谱等。
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  7个棉花品种SSR位点纯合度研究与分析

  王 飞, 匡 猛, 许红霞, 王延琴, 周大云, 冯新爱, 方 丹, 邢要非, 杨伟华

  棉花学报. 2013, 25(3): 234-239.

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  采用52对核心引物对7个棉花常规种进行了SSR分析。结果显示：每个品种的24个受检单粒棉种中，杂粒数最多为9个，最少1个，平均为3.9个；DNA位点纯合率最高为100%，最低92.3%，平均为97.0%。研究表明，品种纯度与DNA位点纯合率呈高度正相关。采用SSR标记进行分子检测，能准确区分因遗传因素与生产加工对品种纯度造成的影响。
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  F₁代法检测棉铃虫种群对Bt棉的抗性等位基因频率变化

  潘利东, 施 明, 张 凯, 陈 进, 高聪芬

  棉花学报. 2013, 25(3): 240-246.

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  在具有室内高抗Bt棉棉铃虫品系的前提下，F₁代法是检测棉铃虫对Bt棉抗性等位基因频率的最简捷、快速的生物测定方法。2010－2012年采用F₁代法检测了河北省邱县棉铃虫田间种群对Bt棉的抗性等位基因频率变化。结果表明，2010－2012年采集的122、141及124头田间雄虫中，分别有32、22及43头携带抗性基因，抗性等位基因频率分别为0.131(95%置信限CI:0.101～0.162)、0.078(95% CI:0.034～0.122)及0.199(95% CI:0.124～0.274)。2012年采用带毒饲料法测定河北邱县等4个地区Bt棉田间棉铃虫对Cry1Ac的抗性。结果表明，河北邱县棉铃虫种群的抗性最高(抗性倍数RR为19.2倍），明显高于湖北荆州、湖北枣阳和安徽萧县种群的抗性（RR为4.9～9.3倍)。该地区长期大面积种植转单价Bt棉导致田间棉铃虫抗性进化，需要尽快采取有效的抗性治理措施。
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  利用棉花纤维品质相关QTL评价海陆渐渗品种品质初探

  张建宏, 郭宝生, 赵贵元, 耿军义, 崔瑞敏, 王兆晓, 刘存敬, 刘素恩, 张香云

  棉花学报. 2013, 25(3): 247-253.

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  选用第7、13、25号染色体上纤维品质相关QTL(Quantitative trait locus)密集分布区间的48对SSR（Simple sequence repeat）引物，对48份棉花种质进行多态性检测，研究结果显示在实验材料中3对SSR引物具有陆海差异多态性，相关分析表明3个优质基因SSR位点与纤维长度和纤维强度达到极显著相关。通过与海岛棉带型比对、追踪，从分子水平上明确了这些品种中来源于海岛棉渐渗于陆地棉的优异基因区段，为下一步分子标记辅助聚合育种提供了理论参考。
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  基于光谱红边参数的棉花黄萎病叶片氮素含量诊断研究

  陈 兵, 王方永, 韩焕勇, 刘 政, 邓福军, 林 海, 余 渝, 李少昆, 王克如, 肖春华

  棉花学报. 2013, 25(3): 254-261.

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  以黄萎病胁迫下棉花叶片为供试材料，分析了黄萎病棉叶氮素含量(LNC)与光谱红边参数间的关系，建立了黄萎病棉叶LNC(Leaf nitrogen content) 的光谱红边参数诊断模型。结果表明：(1) 随着黄萎病严重程度的增加，棉叶LNC逐渐减小，且差异显著；（2）黄萎病棉叶红边参数红边位置(REP) 、红边振幅（Dr）、红谷位置(Lo) 、红边深度（Depth₆₇₂）和红边面积(Area₆₇₂) 均减小，红边宽度(Lwidth) 增加，且Area₆₇₂的值减小的幅度最大，Dr减小的幅度最小，Lwidth的值增加的幅度较大； (3) 黄萎病棉叶LNC含量均与红边参数REP、Lo、Depth₆₇₂和Area₆₇₂呈极显著正相关，与Lwidth呈极显著负相关，与Dr未达显著相关；(4)基于红边参数建立的黄萎病棉叶LNC含量的诊断模型均达到极显著水平（P<0.01），其中以Area₆₇₂为自变量建立的黄萎病棉叶LNC的诊断模型的精度最高，R²超过0.7，RMSE小于0.6，RE小于0.007，能很好地诊断黄萎病棉叶LNC。
专题与述评
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  农杆菌介导的基因敲除技术在丝状真菌基因功能研究中的应用

  李彩红, 李志芳, 冯自力, 赵丽红, 师勇强, 王玲飞, 刘义杰, 朱荷琴

  棉花学报. 2013, 25(3): 262-268.

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  近年来不少丝状真菌全基因组测序已经完成或正在进行，基因功能研究已成为真菌研究的一个热点。利用反向遗传学的方法敲除基因是研究丝状真菌功能基因的常用方法之一，基因敲除是通过外源DNA与染色体DNA之间的同源重组，可以敲除整个基因，或者将一个基因替换成该基因的等位基因，或者用一个调控启动子替换一个基因正常的启动子，从而精细地定点修饰和改造基因DNA片段的技术。本文简述了利用农杆菌介导的遗传转化方法（ATMT）进行基因敲除的技术在丝状真菌基因组功能研究中的应用。
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  棉纤维发育相关转录因子的研究进展

  吴 霞, 李燕娥, 上官小霞

  棉花学报. 2013, 25(3): 269-277.

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  转录因子在棉纤维细胞分化发育过程中起重要的调节作用。近年来已经有多个与棉纤维发育相关的转录因子被研究报道，主要包括MYB、HD-ZIP、MADS、TCP等家族成员,其中研究最为广泛的为MYB类转录因子。GL1类的MYB转录因子和MIXTA类的MYB转录因子通过不同的调控方式参与对棉纤维细胞发育的调控。对这些转录因子的深入研究，对于揭示棉纤维细胞分化发育的分子机理具有重要的意义。本文就这方面的研究进展作一简要概述。
研究简报
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  外源激素对棉花前期生长发育的影响

  李鹏程, 董合林, 刘爱忠, 李如义

  棉花学报. 2013, 25(3): 278-282.

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  以鲁棉28为材料，在大田条件下设置吲哚乙酸（IAA）5 mg·L^-1、10 mg·L^-1，6-苄基腺嘌呤（6-BA）50 mg·L^-1、100 mg·L^-1，赤霉素（GA）20 mg·L^-1、50 mg·L^-1 6个不同浓度水溶液处理，以清水为对照，在苗期至蕾期叶面喷施3次，研究外源激素对棉花前期生长与发育的影响。结果表明，外源激素处理后，棉花主茎纵向生长速度缓于对照，茎粗大于对照。50 mg·L^-1 GA处理的棉株出叶速度、单株叶面积高于对照。6个处理的棉株主茎功能叶叶绿素SPAD值均高于对照。不同浓度IAA、GA处理均促进棉花现蕾，其中20 mg·L^-1 GA处理棉花单株现蕾数多于对照。本试验条件下，苗期叶面喷施IAA 和GA能协调棉花营养与生殖生长，促进蕾的发育，GA处理效果优于IAA处理，其中20 mg·L^-1GA效果最佳，6-BA处理未能促进棉花现蕾。