棉花是世界上最重要的纤维作物,与其他植物细胞相比,棉花纤维在细胞形态、发育和成分都很独特,深入研究棉花纤维形成的分子机制将有助于揭示细胞伸长和纤维素合成等重大理论问题,而且可为利用基因工程手段改良棉纤维品质奠定基础。Kinesin家族蛋白是一类马达蛋白,能利用ATP水解所释放的能量驱动自身及所携带的货物分子沿微管运动,在细胞形成、细胞伸长等方面起着至关重要的作用。研究发现,拟南芥At Kinesin-13A突变导致拟南芥叶表皮毛分支增多,而拟南芥表皮毛和棉纤维发生机制相似,那么Kinesin-13在棉纤维中是否有相同的生物学功能?本研究拟从棉纤维中克隆Kinesin-13亚家族基因,利用转基因相关技术探讨棉花Kinesin-13基因表达水平的改变对棉纤维细胞发育及品质的影响,对Ghkinesin-13基因在调控棉花纤维发育过程中的生物学功能进行初步分析,研究结果如下:1.应用生物信息学软件从二倍体雷蒙德氏棉的基因组数据库中发现7个具有较高同源关系的基因,克隆得到了这7个基因,分别命名为Gh KIS13A1、Gh KIS13A2、Gh KIS13A3、Gh KIS13B1、Gh KIS13B2、Gh KIS13B3和Gh KIS13B4。生物信息学分析表明,7个Gh Kinesin13亚家族基因编码的蛋白在704至908 aa之间,均含有典型的KISC马达区域、ATP结合位点和微管结合位点,其马达区域属于中央马达。多重序列比对和进化树分析发现这7个基因可分为Kinesin13A和Kinesin13B两个亚类。实时荧光定量PCR结果表明,7个Ghkinesin13亚家族基因在棉花中表达模式各不相同。本研究以Kinesin13亚家族中Gh KIS13A1为究对象,发现Gh KIS13A1在30DPA纤维中表达最高,表明其在纤维发育过程中可能发挥着重要作用。2.为探究Gh KIS13A基因的功能,利用Gateway技术构建植物表达载体,并通过农杆菌介导的遗传转化法转化拟南芥。转基因拟南芥株系叶片表皮毛与野生型拟南芥植株进行表型比较观察,发现该基因过量表达拟南芥叶表皮毛分布数量和分支均减少,表明Gh KIS13A1具有抑制拟南芥表皮毛形成的功能,该基因可能和表皮毛发育相关。3.通过农杆菌侵染棉花下胚轴的方法遗传转化YZ-1号和新陆早33号棉花,通过继代培养和Kana筛选,已经得到抗性棉花植株,为今后进一步研究Gh Kinesin13亚家族基因在棉花中的功能奠定了基础。