超量表达LIM结构域基因引起棉花的表型变化

棉花是世界上最重要的天然纤维作物，也是关系国计民生的重要经济作物。棉纤维是棉花的主要产品，纤维的产量和品质是衡量棉花生产价值的重要指标。由于棉花纤维是纺织工业的原料，棉纤维的纤维长度、纤维强度、细度和整齐度等品质特性决定了棉纤维的实际应用价值。因此，提高棉纤维产量和改良棉纤维品质始终是棉花育种工作的主要目标。 棉纤维细胞在植物细胞中具有独特地位，是不可多得的细胞学研究材料。棉花纤维细胞伸长迅速，成熟棉纤维最长可达5厘米左右；其次生壁几乎全部由纤维素组成，是一种独特的细胞壁；棉纤维细胞的伸长和细胞壁的增厚过程具有同步性。在植物细胞分化、伸长、细胞壁合成、细胞骨架建成、纤维素生物合成以及同化物分配等生理和发育学的研究中，棉纤维细胞作为良好的细胞学模型具有重要的研究价值。 LIM结构域蛋白是一类广泛存在于真核生物中，对细胞发育进程有重要作用的调控因子，它们参与了包括基因转录、细胞骨架建成和信号传导在内的多种生理生化过程。LIM结构域蛋白拥有高度保守的LIM结构域，该结构域包含两个锌指基序，每个锌指基序由两条反向平行的β-折叠片构成。LIM结构域蛋白的主要特点，是能够在不同发育时期和不同发育类型的细胞中，通过其锌指结构，介导蛋白质之间的相互作用，影响结构蛋白、激酶、转录因子等多种蛋白的生物学活性，在细胞分化、器官发育、细胞骨架建成及肿瘤发生等发育进程中起重要调节作用。研究表明，动物LIM结构域蛋白中的CRP(cysteine-rich proteins，CRPs)类蛋白广泛参与了肌肉细胞的细胞骨架建成，而植物LIM结构域蛋白与动物CRP类蛋白在结构上存在高度相似性，暗示植物LIM结构域蛋白的生物学功能可能与CRP类蛋白的功能类似，与细胞骨架建成相关。由于LIM结构域在植物中广泛存在，植物LIM结构域可能参与了复杂的生物学过程，对LIM结构域蛋白表达水平的调控，可能成为植物代谢调控的有效手段之一。 迄今，对植物LIM结构域蛋白功能的了解不多，植物LIM结构域蛋白功能研究尚处于起步阶段。为研究GhLIM1蛋白在棉花中的功能，我们构建了GhLIM1基因的超量表达载体，并通过农杆菌介导法对棉花胚性愈伤组织进行了遗传转化，获得了转基因棉花植株，并对获得的转基因棉花TO代植株进行了性状观察和分子生物学分析。本研究所得结果如下：