棉仁激素表达对棉纤维发育与品质形成的影响及其分子机理研究

棉花是重要的经济作物，棉花生产对我国国计民生具有重大的影响。提高棉花纤维品质与产量一直是我国棉花育种与生产的主攻目标。本项目拟利用纤维品质差异显著的近等基因系、陆地棉标准系和海岛棉标准系以及多种纤维类型（无纤维、无短绒、光籽）的突变体，从"棉仁激素表达- - 棉纤维发育与品质形成- - 棉子营养品质"间关系入手，研究棉纤维细胞和棉仁激素表达的时空差异、棉仁激素表达水平对棉纤维发育与品质形成及棉子营养品质的影响，并通过构建控制棉花纤维品质性状的棉仁激素相关基因的过量表达载体和RNA干扰载体，采用瞬时表达技术和离体胚珠培养技术，验证棉花纤维品质性状的激素合成相关基因的功能。明确棉花纤维细胞发育和品质形成的激素和相关基因调控网络及其分子机理，探讨棉花胚胎发育过程中棉仁激素表达对纤维发育和品质形成、棉子营养品质的影响和调控作用，以期为棉花纤维品质与种子营养品质的改良提供新的途径。

本研究重点围绕“棉仁激素表达-纤维发育与品质形成”这一中心，以纤维品质性状差异较大的TM-1、光子突变体、母35和208四个陆地棉种质为材料，利用酶联免疫法系统分析了花前1d至花后45d的棉仁IAA、GA、ZR和ABA含量，基本明确了棉仁主要内源激素的时间表达特点；研究并明确了棉仁IAA、ZR、GA和ABA含量存在明显的基因型差异，并认为光子突变体在纤维分化时（花后-1d至0d）棉仁IAA和ZR明显低于其他３个有纤维的材料可能是导致其没有纤维与短绒的主要原因之一；初步明确了主要时期棉仁IAA、GA、ABA含量与纤维品质性状间的相关性；分析了不同发育时期棉铃不同组织（棉铃壳、棉纤维、棉籽壳、棉仁）IAA、GA、ZR、ABA含量的变化，初步明确了棉铃主要内源激素的组织表达及转运特点，认为棉铃中的IAA和ZR可能最先来自于棉仁的合成并逐渐积累，随着棉铃的发育，IAA和ZR逐渐向外部组织输送，而ABA与GA没有表现出类似的趋势。研究还以纤维长度差异较大的母35与208两个材料为亲本，通过正反交获得杂交后代，研究并初步明确了F２代与亲本棉仁IAA、GA含量的遗传表达特点，认为杂交后代棉仁IAA与GA含量表现出一定的杂种优势现象与较明显的母体效应。利用胚珠离体培养技术，研究了外源激素对纤维分化发育与生长的影响，进一步明确了激素在棉花纤维发育生长中的必要性，认为GA、IAA、NAA、Ethylene和BR均促进离体培养胚珠纤维的生长，而以GA效果最好，两种激素配合使用效果优于单一激素处理。研究结果基本明确了棉仁主要内源激素的时间表达、组织表达及遗传表达特点及其与主要纤维品质性状的相关性，为进一步深入开展棉仁激素在调控纤维发育与品质形成机理的研究积累了较好的基础。目前，正在利用转iaa基因材料进一步研究IAA对棉仁主要营养成分的影响及纤维分化发育与品质形成的影响。