海岛棉Sus活性变化特征及时空表达模式与纤维比强度的关系

以海岛棉(Gossypium barbadense L.)品种‘C6015’和‘新海29’(高比强度组)以及‘巴1248’和‘比马1’(低比强度组)为实验材料,利用果糖和UDPG比色法以及qRT-PCR方法,对2个实验组不同纤维发育时期蔗糖合成酶(EC 2.4.1.13,Sus)活性变化特征及其基因家族时空表达模式进行测定,并分析与纤维比强度的关系,探讨海岛棉纤维比强度差异形成的主要生理与分子机理。结果显示:(1)品种‘C6015’和‘新海29’的平均纤维比强度分别为47.5和44.7 cN·tex-1,‘巴1248’和‘比马1’分别为31.2和32.6 cN·tex-1,两实验组平均纤维比强度差异极显著。(2)纤维发育过程中4个海岛棉品种的Sus活性变化特征均呈单峰曲线,且低比强度组的峰值出现较早,但高比强度组的峰值以及后期活性极显著高于低比强度组。(3)海岛棉纤维发育过程中高表达的Sus基因有Sus1A、Sus1D、Sus3A、Sus3D、Sus6A、Sus6D、Sus8D,但各基因成员在纤维发育过程中具有表达特异性;其中两实验组的Sus3A基因都是在纤维次生壁加厚初期(花后20 d)开始大量表达且达最大值后下降,说明Sus3A基因在纤维次生壁加厚初期起作用;Sus1A、Sus1D基因在高比强度实验组的纤维次生壁加厚后期和末期(花后30 d)相对表达量较高并有明显上升现象,而同期在低比强度实验组中相对表达量很低且上升现象,说明Sus1A、Sus1D基因作用于纤维次生壁加厚后期和末期。(4)两实验组的Sus活性水平及其基因家族各成员相对表达量高低与纤维次生壁加厚后期维持高活性时间的长短存在明显差异,表现为高比强度组＞低比强度组;且两组Sus活性高低差异与Sus3A、Sus1A、Sus1D基因的表达差异同步。研究表明,海岛棉Sus3A、Sus1A、Sus1D基因的表达差异与纤维比强度的形成有关,可能是影响纤维比强度的关键基因。