棉花MYB转录因子GhMS3生物学功能的初步研究

作     者：孟红岩 

作者单位：中国农业科学院 

学位级别：硕士

导师姓名：张春义

授予年度：2010年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：棉花转录因子GhMS3 酵母 转录激活 烟草 GUS染色 过表达 

摘      要：棉花是世界第一大产天然纤维的作物。棉纤维是重要的纺织原料之一,随着纺织工业的发展,新的纺织技术越来越需要高品质的棉纤维。棉纤维是由棉花胚珠外珠被单个表皮细胞分化而成的一种简单结构,是研究细胞分化模式很好的材料。克隆棉纤维发育和表达调控基因,并对其功能进行研究,不但具有潜在的实际应用价值,同时也为研究植物表皮细胞分化提供一定的理论依据。 拟南芥表皮细胞的分化被广泛用来作为研究细胞分化的模型。研究发现,在拟南芥表皮毛分化的过程中,TTG1/GL3/GL1等组成蛋白复合体,激活下游GL2的表达,最终使表皮细胞分化为表皮毛。如果负调控因子(如TRY)取代了GL1而与GL3结合,这样的蛋白复合体不能激活下游GL2的表达,对应的表皮细胞就不能分化成表皮毛。在根部表皮细胞分化过程中,有的表皮细胞不能分化成根毛,是因为WER与GL3、TTG1组成蛋白复合体激活GL2的表达。一旦CPC替代WER与TTG1和GL3结合,蛋白复合体就不能激活GL2的表达,对应细胞分化为根毛细胞。 棉纤维又被称为种子表皮毛。棉纤维的启动和发育被认为与拟南芥表皮毛和根毛的分化、发育有着类似的机制。因此,拟南芥中关于表皮毛和根毛分化的研究结果为揭示棉纤维发育的分子机制提供了借鉴。棉纤维启动的研究与拟南芥表皮细胞分化的研究相比非常有限,目前主要是对棉纤维发育过程中一些MYB转录因子基因进行了分离,如GhMYB1-6、GhMYB7、GhMYB9、GhMYB25、GhMYB109和GaMYB2等。由于棉花遗传转化相对困难,棉花中分离到的MYB基因主要是在异源系统(如酵母、拟南芥、烟草)中进行功能分析。如GhMYB1(CotMYBA)在烟草中的过量表达能使子叶和其他器官的表皮毛大量增加;GhMYB25在烟草中过量表达能提高长柄表皮毛的分支。 本实验室利用野生型棉花TM-1和无短绒突变体GZnn为材料,通过差异显示、RACE和染色体步行技术克隆到一个在该突变体开花前三天胚珠特异表达的基因GhMS3。生物信息学方法对获得的DNA序列及推定氨基酸序列进行分析,发现GhMS3编码一个R2R3 MYB转录因子;酵母单杂交结果显示GhMS3蛋白具有体外转录激活功能,而C端具有较强的体外转录激活功能;在PGhMS3:GUS转基因烟草中GUS主要在表皮毛和根毛以及细胞分裂旺盛区域表达,具有组织特异性。P35S:GhMS3转基因烟草中虽然能检测到GhMS3基因的转录但检测不到其蛋白的表达。 GhMS3是一个在棉花无短绒突变体中分离出来的R2R3 MYB类转录因子,这样类型的R2R3 MYB类转录因子在棉纤维的研究中还未见报道。本文只是在异源系统对GhMS3的功能进行初步分析和推测,其功能鉴定有待在棉花中进一步进行。