木葡聚糖转移酶基因对棉纤维伸长的调控

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1、 博博 士士 学学 位位 论论 文文 木葡聚糖转移酶基因对棉纤维伸长的调控木葡聚糖转移酶基因对棉纤维伸长的调控 作者姓名作者姓名 邵 明 彦邵 明 彦 指导教师指导教师 王 学 德 教授王 学 德 教授 学科学科(专业专业) 作 物 学作 物 学 所在学院所在学院 农业与生物技术学院农业与生物技术学院 提交日期提交日期 2 0 0 9 年 7 月 2 0 0 9 年 7 月 中国杭州中国杭州 Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only. 单位代码： 10335 研究生学号：10516007 木葡聚糖转移酶基

2、因对棉纤维伸长的调控木葡聚糖转移酶基因对棉纤维伸长的调控 论文作者签名论文作者签名: 指导教师签名指导教师签名: 论文评阅人：论文评阅人： 隐名评审 答辩委员会主席：答辩委员会主席： 祝水金 教授 浙江大学农生学院 委员委员 1： 朱丹华 研究员 浙江省农科院作核所 委员委员 2： 曹家树 教授 浙江大学农生学院 委员委员 3： 蒋立希 教授 浙江大学农生学院 委员委员 4： 王学德 教授 浙江大学农生学院 论文答辩日期：论文答辩日期： 2009 年 9 月 19 日 Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation on

3、ly. Regulation of cotton fiber elongation by xyloglucan endotransglycosylase genes Authors signature: Supervisors signature: Thesis reviewers: Anonymity Chair: ZHU Shuijin Prof. College of Agriculture And Biotechnology, Zhejiang University Committeeman 1:ZHU Danhua Prof. Zhejiang Academy of Agricult

4、ural sciences Committeeman 2:CAO Jiashu Prof. College of Agriculture And Biotechnology, Zhejiang University Committeeman 3:JIANG Lixi Prof. College of Agriculture And Biotechnology, Zhejiang University Committeeman 4:WANG Xuede Prof. College of Agriculture And Biotechnology, Zhejiang University Date

5、 of oral defence: 2008-9-19 Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only. 致致 谢谢 本研究是在导师王学德教授的悉心指导下完成的。论文选题、实验设计及论 文撰写等各个环节都倾注了导师大量的心血。六年来，导师广博的专业知识、严 谨的治学态度、务实创新的科学精神、敏锐的洞察力、忘我的工作热情、以及对 科学执着的追求对我产生了深刻的影响，并将使我受益终生。导师六年来的谆谆 教诲和生活上的关心照顾，使我能完成学业，值此论文完成之际，谨向导师表示 诚挚衷心的感谢与崇高的敬意！ 在美丽的华家

6、池畔学习和工作的六年中，得到了许多老师和朋友的关心和帮 助。衷心的感谢浙江大学的祝水金老师、石春海老师、胡晋老师、王人民老师、 张献银老师、徐海明老师、洪彩霞老师等在学业上和工作上对我的关怀和指导。 感谢同实验室朱云国、倪西源、程超华、华水金、蒋培东、朱伟、张小全、张昭 伟、张海平、袁淑娜、王晓玲、解海岩、倪密、刘英新、文国吉在学习、实验、 论文撰写和生活等方面的帮助。感谢学友刘奕、张文芳、邵晨霞、齐晓花、黄春 辉、金亮、孟华兵、李源龙、朱慧琴、童旭红、张其芳、韦克苏等在学习和生活 上的给予的鼓励和支持。 感谢我的父母多年来在生活、学习和工作上对我的鼓励和支持！感谢父母多 年的养育之恩！愿我学

7、业的完成能使你们感到欣慰！ 感谢我的朋友揭琴、胡凤萍、陈乐梅、贾传涛等曾经在我的成长中给予的鼓 励和帮助！感谢我的朋友以及同门在我彷徨迷茫时给予的理解、鼓励和支持！ 感谢你们，无法逐一列出姓名的朋友！感谢你们，我生命中曾经出现的每一 个人！ 想到你们，我就觉得满腔的感激！在此，衷心的祝愿你们幸福、安康！ 最后，谨向参加本论文评阅和答辩的各位专家致以最真诚的谢意！ 邵明彦 2009 年 9 月于浙大华家池校区 Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only. 目录目录 摘要摘要III 文献综述文献综述 1 1.棉

8、纤维发育研究的意义棉纤维发育研究的意义. 1 2.棉纤维细胞的发育棉纤维细胞的发育. 1 2.1 纤维细胞的分化和突起纤维细胞的分化和突起. 1 2.2 纤维细胞的伸长纤维细胞的伸长. 3 2.3 纤维细胞壁的发育纤维细胞壁的发育 4 2.4 纤维细胞的脱水成熟纤维细胞的脱水成熟 7 3 棉纤维伸长的影响因子棉纤维伸长的影响因子 7 3.1 渗透压调节与纤维伸长渗透压调节与纤维伸长. 7 3.2 细胞壁松弛与纤维伸长细胞壁松弛与纤维伸长 8 3.3 细胞骨架与纤维伸长细胞骨架与纤维伸长 . 9 3.4 激素信号相关基因与纤维伸长激素信号相关基因与纤维伸长. 10 4. 木葡聚糖转移酶基因（木葡

9、聚糖转移酶基因（XETS）对棉纤维伸长的影响）对棉纤维伸长的影响 11 5 激素在棉纤维伸长过程中对激素在棉纤维伸长过程中对 XETS表达的影响表达的影响 12 6 棉纤维突变体在分子生物学研究中的应用棉纤维突变体在分子生物学研究中的应用 . 14 7 展望展望. 17 第一章第一章 超短纤维突变体的形态特征及其在纤维发育研究中的价值超短纤维突变体的形态特征及其在纤维发育研究中的价值 18 1.前言前言 18 2.材料与方法材料与方法 19 2.1 材料材料 . 19 2.2 方法方法 . 19 2.2.1 Ligon 突变体及其野生型外部形态的观察突变体及其野生型外部形态的观察 19 2.2

10、.2 Ligon 突变体及其野生型的农艺性状调查突变体及其野生型的农艺性状调查 19 Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only. 3.结果与分析结果与分析 19 3.1 Ligon 突变体及其野生型的形态突变体及其野生型的形态 19 3.1.1Ligon 突变体及其野生型纤维（长纤维和短纤维）突变体及其野生型纤维（长纤维和短纤维） 19 3.1.2 Ligon 突变体及其野生型的主要器官突变体及其野生型的主要器官 20 3.1.2.1 株型株型 20 3.1.2.2 叶叶. 23 3.1.2.3 花和铃花

11、和铃. 23 3.2 Ligon 突变体及其野生型的农艺性状突变体及其野生型的农艺性状 23 4.讨论讨论 25 第二章第二章 棉纤维碳水化合物含量与纤维伸长的相关性棉纤维碳水化合物含量与纤维伸长的相关性. 27 1. 前言前言 27 2. 材料与方法材料与方法 28 2.1 材料材料 . 28 2.1.1 制样制样. 28 2.2 方法方法 . 29 2.2.1 棉纤维长度的测定棉纤维长度的测定. 29 2.2.2 棉纤维含水量的测定棉纤维含水量的测定. 29 2.2.3 棉纤维碳水化合物含量的测定棉纤维碳水化合物含量的测定 29 2.2.3.1 棉纤维葡萄糖含量的测定棉纤维葡萄糖含量的测定

12、. 29 2.2.3.2 棉纤维果糖含量的测定棉纤维果糖含量的测定. 30 2.2.3.3 棉纤维蔗糖含量的测定棉纤维蔗糖含量的测定. 30 2.2.3.4 棉纤维淀粉含量的测定棉纤维淀粉含量的测定. 30 2.2.3.5 棉纤维纤维素含量的测定棉纤维纤维素含量的测定. 30 2.2.3.6 棉纤维木葡聚糖（棉纤维木葡聚糖（XG）含量的测定）含量的测定 31 2.2.3.7 棉纤维木葡聚糖转移酶（棉纤维木葡聚糖转移酶（XETs）相对活性的测定）相对活性的测定 . 31 3. 结果与分析结果与分析 32 3.1 棉纤维长度棉纤维长度. 32 3.2 棉纤维含水量棉纤维含水量. 33 3.3. 棉

13、纤维葡萄糖含量棉纤维葡萄糖含量 33 Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only. 3.4 棉纤维果糖含量棉纤维果糖含量. 34 3.5 棉纤维蔗糖含量棉纤维蔗糖含量. 34 3.6 棉纤维淀粉含量棉纤维淀粉含量. 35 3.7 棉纤维纤维素含量棉纤维纤维素含量. 36 3.8 棉纤维木葡聚糖含量棉纤维木葡聚糖含量 . 36 3.9 棉纤维木葡聚糖转移酶活性棉纤维木葡聚糖转移酶活性 37 4. 讨论讨论 37 第三章第三章 棉纤维中棉纤维中 XETS 的表达与纤维伸长的相关性的表达与纤维伸长的相关性. 40

14、 1. 前言前言 40 2. 材料与方法材料与方法 41 2.1 材料材料 . 41 2.1.1 制样制样. 41 2.2 方法方法 . 41 2.2.1 棉纤维长度的测定棉纤维长度的测定. 41 2.2.2 棉纤维木葡聚糖（棉纤维木葡聚糖（XG）含量的测定）含量的测定 41 2.2.3 棉纤维木葡聚糖转移酶（棉纤维木葡聚糖转移酶（XETs）相对活性的测定）相对活性的测定 42 2.2.4 棉花总基因组棉花总基因组 DNA 的提取与检测的提取与检测 42 2.2.5 棉花棉花 RNA 的提取和检测的提取和检测 43 2.2.5.1 玻璃器皿和溶液的预处理玻璃器皿和溶液的预处理 43 2.2.5

15、.2 高离子强度、高高离子强度、高 pH 值提取液的配制值提取液的配制 43 2.2.5.3 提取步骤提取步骤. 43 2.2.5.4 RNA 样品的检测样品的检测 44 2.2.6 Northern 杂交检测杂交检测 RNA 的完整性的完整性 . 45 2.2.7 Southern 杂交杂交 47 2.2.8 实时荧光定量实时荧光定量 PCR 48 2.2.8.1 第一链第一链 cDNA 的合成的合成 48 2.2.8.2 木葡聚糖转移酶基因引物的合成木葡聚糖转移酶基因引物的合成 49 2.2.8.3 实时荧光定量实时荧光定量 PCR 的程序的程序 49 2.2.8.4 实时荧光定量实时荧光

16、定量 PCR 数据的处理数据的处理 50 Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software For evaluation only. 3. 结果与分析结果与分析 51 3.1 XG 和和 XETs 在纤维分化和伸长发育过程中的变化在纤维分化和伸长发育过程中的变化. 51 3.2 XETs 表达对纤维伸长的促进作用表达对纤维伸长的促进作用. 52 3.3 XETs 在棉花基因组中的拷贝数在棉花基因组中的拷贝数. 53 3.4 在纤维发育过程中的表达特征在纤维发育过程中的表达特征 54 4. 讨论讨论 54 第四章第四章 玉米素调节玉米素调节 XETS 的表达及其与纤维伸长的相关性的表达及其与纤维伸长的相关性 . 5