棉花腺体发育关键控制基因的图位克隆与功能验证

棉花不仅是重要的纤维植物、油料植物，而且是仅次于大豆的重要植物蛋白源。如能利用棉籽蛋白作为食物来源，全球每年生产的棉籽可满足5亿人一年的蛋白需求。然而，由于一般栽培棉品种的种子和植株具有色素腺体，其中含有对人和单胃动物有毒的棉酚及其衍生物，腺体的存在已成为棉籽开发利用的最大障碍。因此，有必要对棉花腺体形成的分子机制进行科学研究。.本研究针对控制棉花腺体性状的关键基因：显性无腺体基因Gl2e，利用现有的TM-1及其显性无腺体近等基因系ESP材料，构建大规模的遗传分离群体，对Gl2e基因进行精细定位和分离克隆，分别在有腺体和无腺体的材料中对克隆到的基因进行表达验证，再构建Gl2e基因的RNAi载体及功能补偿载体，通过突变体和转基因技术对Gl2e基因进行功能验证。结合棉酚生物合成途径，研究腺体控制基因与棉酚生物合成间的互作关系。研究旨在揭示腺体形成的分子机制，为棉花低酚育种提供理论依据。

本研究利用SSR分子标记技术结合棉花基因组序列，利用中棉所12号及其近等基因系材料“中棉所12号显性无腺体”为亲本构建2302个单株的F2群体，对棉花无腺体基因Gl2e进行精细定位。卡方检验表明该群体符合1:2:1的遗传分离比，证明棉花的显性无腺体性状是由一对不完全显性基因所控制。利用已知与棉酚显性无腺体基因紧密连锁的SSR标记NAU2251以及亚洲棉基因组数据，找到了NAU2251所在的大片段。利用SSR标记分析将Gl2e基因锁定在物理距离340Kb的区间内，进一步的精细定位将Gl2e锁定7.5Kb的区间内，注释分析发现该区间仅含有1个基因，该基因的荧光定量检测表明其在有腺体材料和无腺体材料中有较大的表达差异，为本研究的目标候选基因。