【摘 要】
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棉花是我国主要的经济作物,在国民经济生产中占据重要地位。但是,长期以来,棉花生产容易受到各种生物和非生物胁迫因素的严重影响,已成为限制棉花产量增加和纤维品质提高的突出问题。深入了解和认识棉花生物学的基础理论知识,挖掘和利用关键的调控基因,培育高产、抗逆、抗病的棉花新品种将对我国棉花产业的不断发展具有重要意义。环核苷酸门控通道（cyclic nucleotide-gated channels,CNG
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棉花是我国主要的经济作物,在国民经济生产中占据重要地位。但是,长期以来,棉花生产容易受到各种生物和非生物胁迫因素的严重影响,已成为限制棉花产量增加和纤维品质提高的突出问题。深入了解和认识棉花生物学的基础理论知识,挖掘和利用关键的调控基因,培育高产、抗逆、抗病的棉花新品种将对我国棉花产业的不断发展具有重要意义。环核苷酸门控通道（cyclic nucleotide-gated channels,CNGCs）是一类广泛存在于不同物种中的非选择性阳离子通道。近年来的研究表明,该家族成员在拟南芥中参与植株的生长发育和环境胁迫反应等许多重要的生物学过程。但是,有关CNGCs在农作物中对农艺性状的调控作用尚缺乏了解。目前,人们对棉花中CNGCs基因家族的研究仍未见报道。本文对陆地棉基因组编码的CNGCs基因家族进行了初步研究,获得的主要结果如下:1.利用生物信息学鉴定分析,在陆地棉基因组中共发现40个基因编码CNGCs,分别命名为Gh CNGC1-40。这些基因分布在19条染色体上,并根据它们的蛋白质表达序列进行系统进化聚类,可以明显划分为I,II,III和IV组,第IV组又可划分为IV-A和IV-B两个亚组。2.利用q RT-PCR技术对Gh CNGCs的基因表达模式进行了研究,发现绝大多数基因都可以在不同器官组织中表达。而且,这些基因在盐胁迫（Na Cl）、激素（ABA和Me JA）和黄萎病菌（Vd991）等处理条件下表现出不同的表达响应特征。3.利用VIGS基因沉默技术对棉花植株中Gh CNGC13和Gh CNGC32的基因表达进行干扰处理,发现降低Gh CNGC13和Gh CNGC32的转录水平能够显著影响株高、根系和叶片的生长发育,导致叶片中活性氧的积累与坏死斑产生,并且植株中各种内源激素水平发生了明显变化。此外,基因沉默植株对黄萎病的抗性显著降低。这些结果表明Gh CNGC13和Gh CNGC32在棉花生长发育和黄萎病抗性中发挥重要作用。4.利用RNA-Seq技术对Gh CNGC13和Gh CNGC32基因沉默与对照植株进行了转录组测序对比分析,共鉴定出3546个上调和1289个下调的显著差异表达基因。GO富集分析结果表明,上调显著差异表达基因主要与蛋白质磷酸化和代谢等生物过程有关,而下调显著差异表达基因主要与光合作用和碳利用等有关。KEGG通路富集分析结果表明,上述差异表达基因主要在植物-病原菌互作、光合作用和MAPK等通路中发挥关键作用。这些结果与基因沉默植株的表型性状一致,将为开展深入的研究奠定坚实基础。
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