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棉花不仅是最重要的纤维作物,还是仅次于大豆的第二大油料作物和蛋白来源,是重要的世界性经济作物,其栽培、生产和加工对世界政治和经济起着深远的影响。近年来,棉花的常规育种在提高棉花产量以及改善棉花纤维品质等方面取得了一定的进展。然而,由于受技术和种质资源的限制,在较短时间内实现棉花产量和纤维品质的大幅度同步提高,相对困难。棉花转基因技术不受亲缘关系制约,可以有目的、有计划的将靶标基因导入植物基因组中,而且能够在新背景条件下稳定遗传和表达,从而实现优良基因共享、打破基因连锁、定向改造植物遗传特性以及缩短育种时间等目标,为棉花的科学技术研究带来了新的曙光。棉花转基因技术以植物体细胞胚胎发生为基础,进行棉花体细胞胚胎发生机理的细胞学以及分子生物学相关研究就显得尤为重要。MADS-box基因家族编码一类特异性转录因子,它们在植物发育的诸多过程中均发挥着非常重要的作用。该家族基因编码的蛋白质N末端均具备一个高度保守的DNA结合结构域,约60个氨基酸大小。AGL15是MADS-box基因家族中的一个亚家族成员,研究表明该家族基因在植物体细胞胚胎发生过程中发挥着重要作用,不过,在棉花中的研究尚未见报道。本研究利用同源克隆技术从陆地棉中克隆获得4个AGL15家族基因,主要研究结果如下：1.陆地棉GhAGL15基因的克隆及生物信息学分析利用拟南芥AtAGL15氨基酸序列进行同源比对,以陆地棉CCRI cDNA为模板,进而通过PCR扩增获得目的基因。对得到的四个目的基因序列分别进行生物信息学分析,主要包括序列分析、多重序列比对以及进化树构建等。结果表明它们均属于AGL15亚家族成员,并分别命名为GhAGL15-1、GhAGL15-2、 GhAGL15-3和GhAGLl5-4。2.陆地棉GhAGL15转录因子的亚细胞定位分析将目的基因GhAGL15-1、GhAGL15-2、GhAGL15-3和GhAGL15-4分别构建35S-GhAGL15-GFP瞬时表达载体,采用农杆菌介导法将融合表达载体转化到洋葱表皮细胞,进行显微观察。绿色荧光蛋白信号在细胞内的分布情况表明它们均定位于细胞核。3.陆地棉GhAGL15基因的表达模式分析荧光定量结果表明,在非胚性器官(根、茎、幼叶和花瓣)中,GhAGL15-1、 GhAGL15-2、GhAGL15-3和GhAGL15-4基因在茎和叶中的表达量极低；然而在花瓣中均具有较高的表达量。GhAGL15-2是唯一在根中具有较高表达量的基因,GhAGL15-1、GhAGL15-3和GhAGL15-4在根中的表达量均非常低。在体细胞胚胎发生过程中,GhAGL15-1基因在胚性愈伤组织中的表达量最高；GhAGL15-2基因在愈伤组织中的表达量相对较低,表达量在胚性愈伤组织发育阶段持续增加,在胚性愈伤组织发育的后期达到峰值。GhAGL15-3和GhAGL15-4基因的表达水平稳定增加,在胚性愈伤组织发育后期达到最高后呈现下降趋势。GhAGL15-1、GhAGL15-2、GhAGL15-3和GhAGL15-4在胚状体四个时期(球形胚、心形胚、鱼雷形胚和子叶形胚)的表达量均表现出最低,有的甚至很难检测出表达量的存在。4.陆地棉GhAGL15-3基因启动子的克隆及生物信息学分析采用同源克隆方法,克隆得到GhAGL15-3基因启动子序列,其长为1232bp。分析可能存在的基础启动子区域有两处。预测TSS在第1047bp处的T。含有分生组织表达响应元件、生长素响应元件、赤霉素响应元件以及干旱胁迫响应元件等与潜在功能相关的顺式作用调控元件。5.陆地棉GhAGL15基因遗传转化棉花及功能初步验证分别构建植物表达载体pBI121-GhAGL15-1、pBI121-GhAGL15-2、 pBI121-GhAGL15-3和pBI121-GhAGL15-4,利用农杆菌介导法遗传转化棉花,愈伤组织鲜重称量分析结果表明GhAGL15-2和GhAGL15-3显著提高了愈伤组织生长量。