棉花漂浮育苗适应能力品种差异的分子基础

棉花营养液漂浮育苗是一种全新的育苗技术，是由传统的旱生育苗环境转变到水生育苗环境的一种育苗方法。在这项技术的研究、应用及推广过程中，我们发现不同品种存在漂浮育苗适应性差异。揭示这种差异形成的原因，对棉花漂浮育苗技术的推广应用具有重要的理论与实践意义，而鉴定和克隆棉花漂浮育苗适应能力关键基因，探明不同品种适应性差异的分子机理，能为培育漂浮育苗适应性强的品种提供理论依据，也能为抗涝滞转基因育种奠定基础。项目应用iTRAQ标记结合LC-MS/MS分析的定量蛋白质组学技术，研究适应性有明显差异的两类不同棉花品种在漂浮育苗及旱土育苗条件下根系蛋白质表达的变化规律，结合生物信息学分析筛选和分离适应能力的关键相关基因，通过基因克隆、表达验证及功能分析予以确认，揭示棉花漂浮育苗适应能力品种差异的分子基础。

项目应用iTRAQ定量标记结合LC-MS/MS分析的定量蛋白质组学技术，研究适应性有明显差异的两类不同棉花品种在漂浮育苗及旱土育苗条件下根系蛋白质表达的变化规律，结合生物信息学分析筛选和分离适应能力的关键相关基因，通过基因克隆、表达验证及转基因，初步揭示棉花漂浮育苗适应能力品种差异的分子基础，主要结果如下：.（1）项目共鉴定差异表达蛋白510个，其肽段匹配误差控制在10ppm以下，超过30%肽段的测序覆盖率在10%以上。.（2）差异表达蛋白的GO分析结果显示，很大部分差异蛋白的形成跟水胁迫作用有关，几乎所有差异蛋白都具有功能活性。.（3）差异蛋白的COG分析结果表明，所鉴定的差异蛋白中，有16%的差异蛋白的功能尚不明确，10%与能量代谢及转化有关，8%参与氨基酸运输及代谢，8%涉及糖运输及代谢，其他差异蛋白可分别归入翻译、核酸结构及功能、翻译后修饰、信号肽等类别。.（4）差异蛋白的Pathway富集分析发现，差异蛋白涉及241个Pathway，其中有37.2%的差异蛋白与代谢相关pathway有关联，23.5%与次生代谢物合成相关，13.62%的差异蛋白牵涉到逆境环境中的微生物代谢，其他还有差异蛋白与糖代谢、内质网相关蛋白、RNA转运、TCA循环、淀粉代谢等pathway有关。其中糖酵解/糖异生代谢途径富集分析发现磷酸葡萄糖变位酶、二氢硫辛酸脱氢酶及乙醇脱氢酶含量的升高，说明淹水逆境促使了糖异生过程，进而弥补其能量代谢的不足，这可能是漂浮育苗相对传统育苗技术育成棉苗更健壮的原因。.（5）项目从mRNA对subtilase family protein、non-specific phospholipase C3、PR3 basic chitinase、PAP10 purple acid phosphatase等8个基因进行了表达验证，发现其表达与蛋白水平完全一致。.（6）项目建立了基于无菌苗培育、愈伤组织培育、农杆菌共培育、筛选培育、胚性愈伤组织培育、分化培育、生根培育的棉花转基因技术体系，并将8个与棉花耐涝渍关键相关基因成功转入棉花。.此外，项目获湖南省科技进步奖3等奖1项，参与审定棉花品种2个，申请国家发明专利2项，发表研究论文8篇，参与培育博士研究生2名，硕士研究生2名，招收硕士研究生3名。