论文部分内容阅读
SWEET(sugars will eventually be exported transporters)是近年来发现含有MtN3/saliva结构域的糖外排转运蛋白,参与植物生长发育过程以及植物对生物胁迫和非生物胁迫的响应。在陆地棉中,对SWEET基因的全基因水平的鉴定及功能研究还鲜有报道。本研究首先利用生物信息学方法对陆地棉SWEET基因家族进行系统进化、基因结构、共线性和染色体定位分析,同时把SWEET基因上存在的SNPs与纤维目标性状进行关联分析鉴定到关键基因,然后通过拟南芥过表达验证关键基因功能,这些研究为我们进一步了解陆地棉SWEET基因家族在调控棉花纤维发育中的功能提供一定的基础,具体结果如下:在二倍体的雷蒙德氏棉及亚洲棉中分别鉴定出31个和30个SWEET基因,异源四倍体的陆地棉中共鉴定出55个SWEET基因。进化树分析表明,三个棉属植物SWEET基因家族分为四个分枝,其中在分枝III和IV的SWEET基因数量明显多与其他物种,表明第III分枝和第IV分枝的基因显著地扩张,这可能对棉花适应环境非常重要。通过染色体定位分析,49个陆地棉SWEET基因被定位在12条At亚基因组和11条Dt亚基因组染色体上,并在7条染色体上存在串联重复。陆地棉SWEET基因的旁系同源基因及直系同源基因的关系分析表明,SWEET基因在Dt亚基因组和D基因组雷蒙德氏棉之间的的共线性关系明显高于At亚基因组和A基因组亚洲棉之间的共线关系,表明陆地棉在进化过程中可能有更多At亚基因组上SWEET基因丢失,或者是基因组测序不完整,导致陆地棉At亚基因组仅有一部分SWEET基因被鉴定到。关联分析结果显示,GhSWEET42与棉花纤维发育有关,且CC等位基因型是有利于棉花衣分形成的优异单倍型。进一步分析GhSWEET42的表达模式,结果表明GhSWEET42在纤维和胚珠中相对于根、茎、叶存在优势表达。烟草瞬时转化的亚细胞定位结果表明GhSWEET42被定位在细胞膜上,与其预测行使功能的位置一致。在拟南芥中过表达GhSWEET42发现显著增加根毛长度,表明GhSWEET42与细胞伸长有关,可能促进棉花纤维细胞突起和伸长,进而提高衣分。