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棉花是世界上最重要的天然纤维作物。纤维是棉花的主产品,棉纤维的产量和品质一直是棉花的主要育种目标。基因工程的飞速发展为棉花品质和产量的改良提供了新的方法,同时也为棉花纤维发育及产量品质形成的分子机理研究提出了更高的要求。磷脂酰肌醇转运蛋白（PITP）是一类结合磷脂酰肌醇（PtdIns）或者磷脂酰胆碱（PC）的载脂蛋白。通过促进PIs在细胞内膜系统中的转运,PITP能调节各类肌醇磷脂的定位合成,从而参与调控脂类的运输和代谢、分泌囊泡的形成和运输、磷脂酶C活性、胞吐作用、极性生长等多种生理和信号传导过程。前期研究发现棉花的PITP同源基因在棉花纤维中优势表达。为进一步研究PITP对棉花纤维发育的影响,本实验从棉花纤维中克隆了4个棉花的PITP蛋白基因（Ghsh2-1～4）,在序列和表达分析的基础上,通过超量表达和RNA干扰手段调节转基因棉花中Ghsh2-1基因的表达水平,分析了棉花PITP与纤维发育的关系。主要结果如下:1.棉花PITP同源基因Ghsh2的克隆在EST序列分析的基础上,用3′-RACE方法扩增获得4个棉花PITP同源基因的cDNA序列,并分别命名为Ghsh2-1～4。Ghsh2-1～4的cDNA序列均含有全长ORF框,长度分别为744bp、747bp、732bp和783bp,分别编码247、248、243和260个氨基酸残基的蛋白。根据ORF框的上下游序列设计引物直接扩增获得Ghsh2-2和Ghsh2-4的基因组序列。Ghsh2-2和Ghsh2-4完整基因组序列分别长1049bp和3251bp,均含有6个外显子和5个内含子,除了第一外显子以外,这两个基因的外显子长度均一致,但二者的内含子长度差异较大。序列分析表明,Ghsh2蛋白与酵母和其他植物的PITP蛋白具有较高的序列相似性,相同氨基酸达为21.1%～64.0%。多重序列比较表明,Ghsh2蛋白与其他PITP蛋白的同源氨基酸残基在序列全长上均有分布。同源氨基酸残基包括与PI转运活性相关的核心氨基酸（在Sec14p中为R65、E207、T236、K239）,组成类Sec14p蛋白脂结合腔的疏水氨基酸,稳定PITP蛋白疏水腔的“GlyGly”序列,以及结合PI所需的YPE区域。利用拟南芥和大豆PITP序列与4个Ghsh2蛋白进行系统进化树分析,结果表明4个Ghsh2蛋白与大豆Ssh2蛋白和拟南芥Atsec14-19形成一个新的PITP分支（Group V）。2.棉花PITP同源基因Ghsh2的表达分析利用定量RT-PCR检测了4个Ghsh2基因在棉花不同组织和不同发育时期的纤维和胚珠中的表达情况。Ghsh2-1和Ghsh2-3在棉花各组织中的总体表达水平比Ghsh2-2和Ghsh2-4高。比较在不同组织中的表达水平发现,4个Ghsh2基因均在纤维伸长后期优势表达,而Ghsh2-1在纤维中的表达特异性最为明显。3.棉花转基因植株的获得用农杆菌介导的下胚轴转化方法将Ghsh2-1基因的超量表达载体（p5-Ghsh2-1）和RNA干扰载体（p5-Ghsh2-1RNAi）转入棉花中。经GUS染色验证,共获得6个独立的超量表达转化子（Ghsh-1～6）和4个RNA干扰转化子（RNAi-1～4）。用定量RT-PCR方法检测了T0和T1代转基因棉花纤维中Ghsh2-1基因表达水平的变化。结果表明RNA干扰植株（RNAi-2）中Ghsh2-1基因表达水平明显下调;而超量表达植株（Ghsh-3和Ghsh-6）中Ghsh2-1基因表达水平明显上调。4.Ghsh2-1表达水平改变对纤维性状的影响比较T1代转基因植株和非转基因植株的纤维性状,发现在RNA干扰植株（RNAi-2）中下调Ghsh2-1基因的表达对纤维性状影响不明显,而部分超量表达植株（Ghsh-3和Ghsh-6）在纤维长度、强度、细度等指标上均明显优于对照。利用组织切片方法观察了棉花纤维早期伸长过程,发现超量表达植株（Ghsh-6-82）纤维的早期伸长较对照快,表明Ghsh2-1基因表达水平的提高能促进纤维伸长。