棉花钙依赖蛋白激酶（GhCPK1）在棉纤维发育中的调控机制研究

棉花纤维细胞发育是一个复杂的生理过程涉及多种代谢和调控过程，目前控制棉花纤维伸长发育的机制尚未取得突破性进展。我们从棉花TM-1中通过差异筛选和RACE方法得到了一个CDPK基因，初步实验表明该基因在棉花纤维伸长期优势表达，过量表达转基因酵母对酵母细胞生长严重影响并促进酵母细胞的伸长。本项目拟对这个CDPK基因在棉花纤维发育过程中的功能及其作用机理进行更深入的研究。将利用转基因方法分析该基因表达水平对植物细胞伸长的影响及在棉花纤维发育中的作用。由于钙依赖蛋白激酶(CDPK)是通过一些信号作用于其底物来调控植物生长发育，本项目将通过研究其相互作用蛋白以了解该基因作用底物及在棉纤维细胞发育中的作用机理。此外，还将分析棉花纤维发育相关信号分子对该基因表达的调控。其理论意义是增进对CDPK基因在棉花纤维生长发育中功能的了解，并为进一步了解棉花纤维生长发育复杂的信号转导、基因表达调控体系提供新基因。

摘要：棉花纤维细胞发育是一个复杂的生理过程涉及多种代谢和调控过程，目前控制棉花纤维伸长发育的机制尚未取得突破性进展。我们从棉花TM-1中通过差异筛选和RACE方法得到了一个钙依赖蛋白激酶（CDPK）基因，此基因的cDNA全长2411bp的序列, ORF为1752bp。经相关软件分析，此基因编码一个由约583个氨基酸组成的多肽，分子量为65KDa。序列比对分析表明GhCPK1具有N端可变域，激酶域，连接域和EF手形钙结合域的典型CDPKs的结构特征，因此将它命名GhCPK1。GenBank accession EU723087。初步试验结果表明该基因在棉花纤维伸长期优势表达，过量表达GhCPK1基因的转基因酵母对酵母细胞分裂严重影响并促进酵母细胞的伸长。本项目对这个CDPK基因在棉花纤维发育过程中的功能及其作用机理进行了深入的研究。利用转基因方法获得了GhCPK1的过量表达和RNAi转基因棉花和拟南芥，分析了该基因表达水平对植物细胞伸长的影响及在棉花纤维发育中的作用。由于钙依赖蛋白激酶(CDPK)是通过一些信号作用于其底物来调控植物生长发育，本项目通过研究其相互作用蛋白了解了该基因作用底物及在棉纤维细胞发育中的作用机理。此外，初步分析了棉花纤维发育相关信号分子（如乙烯、ABA及生长素等）对该基因表达的调控。本项目研究结果其理论意义是增进对CDPK基因在棉花纤维生长发育中的功能以及所参与调控途径的了解，并探讨通过对GhCPK1基因遗传操作来提高棉花纤维品质的可能性以及为进一步了解棉花纤维生长发育复杂的信号转导、基因表达调控体系提供了新的途径。