miR168a调控AGO1基因影响棉花纤维发育研究

Cotton is one of the world's important economic crop.Cotton fiber quality improvement is one of the main goals of the cotton breeding.Cotton fiber is ideal model system of the study for cell elongation,cell wall and cellulose synthesis. Backcross inbred lines(BILs), with their parents(Gossypium hirsutum and Gossypium barbadense), which have significantly difference in fiber length are the excellent genetic material for researching regulation mechanism of cotton fiber development. In our laboratory, we have found miR168a and AGO1 play a very important role in cotton fiber elongation and development process. In this experiment, the expression pattern of miR168a and AGO1 in the process of cotton fiber cell development will be analysed between long fiber line NMGA-LL and short fiber line NMGA-LS, splice site of AGO1 which has been predicted the target gene of miR168a will be verified by using 5'RACE, the interference and over expression vectors of miR168a and AGO1 are constructed, and these vetors will be transfered into cotton respectively, then analyse the phenotype changes, the fiber quality and the expression level of miR168a and AGO1 in transgenic progeny, thus reveal the important function of miR168a and AGO1 in the process of cotton fiber elongation and development. As well as, provide theoretical basis for the improvement of cotton fiber quality.

棉花是世界性的重要经济作物。棉纤维品质改良是棉花育种的主攻目标之一。棉纤维是研究细胞伸长、细胞壁和纤维素合成的理想模式系统。纤维长度存在显著差异的陆海回交近交系是目前研究棉纤维发育调控机理的较好的遗传材料。本实验前期已发现miR168a和AGO1基因参与了棉纤维细胞伸长发育过程。本项目拟采用荧光定量PCR技术分析miR168a和AGO1基因在纤维较长组NMGA-LL和较短组NMGA-LS在纤维发育过程中的时空表达模式，利用5'RACE验证miRNA168a已预测到的靶基因AGO1的剪切位点，分别构建miR168a和AGO1基因的干涉和过表达载体遗传转化棉花，通过转基因植株后代表现观察、纤维品质测定、miR168a和AGO1基因的表达量分析等，阐明miR168a调控AGO1基因影响棉纤维发育的作用机制，为棉纤维品质的改良提供理论依据。

棉花是世界性的重要经济作物。棉纤维品质改良是棉花育种的主攻目标之一。棉纤维长度存在显著差异的陆地棉和海岛棉回交近交系是目前研究棉纤维发育调控机理的较好的遗传材料。本项目欲利用miRNA干涉技术调控棉纤维发育的最新理论，围绕miR168a可能通过调控AGO1基因影响棉纤维发育的科学问题，开展棉纤维发育的分子调控机理研究。首先利用生物信息学和5’RACE技术对预测的miR168a靶基因AGO1的靶位点进行了剪切作用验证，结果表明AGO1基因是miR168的靶基因，miR168对AGO1基因具有调控作用。利用实时荧光定量PCR技术在纤维较长和纤维较短回交近交系、海岛棉和陆地棉之间进行了分析，结果发现，miR168a与其靶基因AGO1的表达量在长纤维材料和短纤维材料中总体呈现出此消彼长的趋势，初步推断初步推断，miR168a通过抑制其靶基因AGO1的表达，从而促进棉纤维的发育。同时构建了miR168a的超表达和干涉载体，利用农杆菌介导和VIGS转基因技术等手段，发现miR168a被干涉沉默后，AGO1基因表达量升高从而使纤维长度变短，AGO1基因负调控棉纤维长度发育的过程。这与前面miR168a和AGO1基因表达量分析结果一致，由此表明miR168a通过抑制其靶基因AGO1的表达，从而促进棉纤维的发育。本项目解释了miR168a通过影响AGO1基因的表达调控棉纤维发育的分子基础，促进了棉纤维品质的改良过程中对纤维长度调控问题的解决，对优质棉育种提供有益基因资源具有巨大的推动作用。已发表标注基金论文6篇，其中SCI论文5篇，获实用新型专利1项。培养硕士研究生1名，博士研究生2名。