生長素對棉花纖維次生壁沉積的影響.pdf

1、棉花是世界上重要的天然纖維作物，在我國國民經濟中占有舉足輕重的地位。為了提高棉花纖維的市場競爭力，應在提高棉花纖維產量的同時，提高棉花纖維的品質。
　　棉花纖維由胚珠外珠被的表皮細胞分化產生，其分化和發(fā)育過程包括4個時期：起始期、伸長期、次生壁沉積和脫水成熟期。其中次生壁的沉積過程對纖維的強度和細度有重要的影響。棉花纖維的次生壁沉積受到多種因素的調控。前人通過檢測IAA氧化酶和超氧化酶的活性變化發(fā)現，在次生壁沉積階段IAA的代謝水

2、平是伸長階段的4倍，推測IAA可能參與了纖維細胞初生壁生長的結束和次生壁沉積的起始以及二者之間轉換的調控。課題組前期檢測了棉花纖維發(fā)育不同時期的各種激素含量，發(fā)現在次生壁沉積時期IAA大量積累，暗示IAA可能對棉花纖維次生壁的沉積具有重要的調控作用。但是，要弄清生長素在次生壁沉積中的功能。首先需要弄清生長素對次生壁增厚究竟有和影響。為此，本文利用下調生長素水平的轉基因棉花并結合外源施加生長素分析了生長素和次生壁沉積的關系，所獲得的主要結

3、果如下：
　　1、外源施加IAA促進纖維素的合成
　　用不同濃度的IAA處理離體培養(yǎng)的胚珠發(fā)現，隨著培養(yǎng)基中IAA濃度的提高，纖維中纖維素含量逐漸增加，表明IAA能促進棉花纖維中纖維素合成，且存在劑量效應。用25μM IAA處理棉花幼苗48h后發(fā)現，下胚軸中纖維素含量較對照組升高19％。提高處理濃度至50μM，棉花幼苗下胚軸中合成的纖維素較對照組升高1.23倍。另外，用IAA外施煙草莖部也可以增加處理部位纖維素含量。以上結果

4、表明，外施IAA可以促進纖維素的合成。
　　2、內源下調IAA含量對次生壁沉積的影響
　　課題組前期已經獲得從生長素的運輸、軛合代謝兩個途徑分別下調纖維內源IAA含量的轉基因棉花，分別為BAN::PLA2βRNAi和E6::iaaL。此外，通過遺傳轉化，獲得了從降解代謝途徑下調IAA含量的轉基因煙草35S::OsDAO。
　　LC-MS/MS檢測顯示，BAN::PLA2βRNAi轉基因棉花纖維中的 IAA含量較野生型明

5、顯降低，且分析纖維素合成相關基因（CesA1、CesA2、β-1.3 glucanase）表達水平后發(fā)現，其在 BAN::PLA2βRNAi轉基因棉花纖維中表達量較野生型降低，這可能是導致其纖維素含量、馬克隆值和次生壁厚度降低的原因。在軛合代謝途徑上，下調煙草中IAA含量后也得到了以上同樣的結果。35S::OsDAO轉基因煙草的葉片和莖中IAA含量較野生型均有降低，其纖維素含量較野生型也明顯降低。由此說明內源下調生長素含量抑制了纖維素的

6、合成。以上結果表明，內源下調IAA含量后，抑制了纖維素合成相關基因的表達，導致纖維素含量降低，從而使得其馬克隆值和次生壁厚度也均降低。
　　3、乙醇誘導系統(tǒng)的建立
　　生長素是植物生長發(fā)育所必需的激素，降低植物體生長素含量可能會影響植株正常的生長發(fā)育。由于OsDAO基因編碼的蛋白質具有降解生長素的功能，所獲得的 FbL2A::OsDAO轉基因棉花，表現出生長素缺失的癥狀。為此，選擇乙醇誘導系統(tǒng)特異調控OsDAO的表達，進而可