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棉花是全球重要的天然纤维作物，纤维发育过程中的纤维素、果胶和半纤维素含量分析结果显示:在纤维细胞起始期和伸长期，半纤维素组分木葡聚糖含量是上升的，而在次生壁加厚阶段，半纤维素组分木聚糖的含量急剧下降。到目前为止，对参与棉纤维合成的的纤维素合酶已经进行了大量研究，但对于与纤维素紧密交联的半纤维素的合成却知之甚少，本文从棉花EST文库中筛选了两个可能参与棉纤维半纤维素合成的属于GT43家族的糖基转移酶，命名为GhGT43A1和GhGT43C1，对其在纤维发育阶段的表达，以及在植物发育中的功能进行了研究，具体实验结果如下:
1.GhGT43A1和GhGT43C1基因的分离鉴定与序列分析
在棉花EST库中筛选GhGT43基因。利用5’-RACE和3’-RACE获得了2个基因的全长序列，分别命名为GhGT43A1和GhGT43C1。
蛋白序列的分析发现，GhGT43A1与拟南芥IRX9有60％的同源性，而GhGT43C1与拟南芥IRX14有68％的同源性。TMHMM2.0程序分析发现，GhGT43A1和GhGT43C1都是Ⅱ型跨膜蛋白;蛋白质亚细胞定位预测发现，这两个蛋白都定位于木聚糖合成的部位——高尔基体。
2.GhGT43A1和GhGT43C1的组织表达分析
定量RT-PCR分析显示GhGT43A1在15DPA和20DPA纤维中优势表达，而在3-10DPA纤维和其他组织中表达量很低;GhGT43C1在各种组织中都有表达，但是在9DPA和15DPA纤维中表达量最高。GhGT43A1和GhGT43C1在棉纤维发育阶段特别是在次生壁合成时期大量表达，暗示GhGT43A1和GhGT43C1可能参与棉纤维细胞壁组分的合成。
3.irx9和irx14突变体的鉴定
利用特异引物对得到的irx9和irx14突变体纯合体进行基因组PCR检测发现T-DNA分别插入到各自基因的外显子上，这两个基因在7-10周花序茎中显示特异表达，RT-PCR检测显示IRX9和IRX14在各自的突变体茎中都未见表达。这两个突变体均显示植株矮小，木质部形态不规则，木糖含量减少等表型。
4.GhGT43A1和GhGT43C1对irx9和irx14突变体的回补
以irx9和irx14突变体为遗传背景，分别表达了GhGT43A1和GhGT43C1。对生长8周的拟南芥成熟植株进行形态观察、石蜡切片和细胞壁单糖组分分析。结果表明，GhGT43A1将irx9突变体表型部分恢复到野生型，而GhGT43C1可以将irx14突变体表型基本恢复到野生型，说明它们都参与半纤维木聚糖的合成，但GhGT43A1和GhGT43C1不能功能互换。
5.GhGT43A1和GhGT43C1过量表达转基因拟南芥的研究
细胞壁单糖组分分析显示GhGT43A1过量表达转基因拟南芥花序茎的木糖含量是野生型的约2.5倍;GhGT43C1过量表达转基因拟南芥花序茎的木糖含量是野生型的约2倍。
免疫荧光分析显示，木聚糖特异的单克隆抗体LM10和LM11的荧光信号强度在过量表达株系中明显比在野生型中强，果胶特异的单克隆抗体JIM5的信号强度在野生型比较强，纤维素抗体CBM3a在过表达株系中的信号强度比野生型中强。
对参与次生壁木聚糖合成的基因表达分析显示，在GhGT43A1和GhGT43C1过量表达转基因拟南芥中GUX1，RWA3，IRX9，IRX10，IRX14和IRX15基因的表达量与野生型相比均上调，而FRA8基因的表达量下调。参与次生壁纤维素合成的CesA4、CesA7和CesA8基因在过表达株系中表达上调，参与果胶合成的GAUT1、GAUT8和GAUT9在过表达株系中表达下调。
6.GhGT43A1和GhGT43C1过量表达转基因拟南芥幼苗的表型分析
将GhGT43A1和GhGT43C1过量表达转基因拟南芥种子，irx9和irx14突变体种子以及WT种子分别在1/2MS+1％蔗糖、1/2MS+50mM木糖和1/2MS（无糖）的培养基上进行垂直培养，结果发现:在1/2MS+1％蔗糖培养基上GhGT43A1和GhGT43C1过量表达转基因拟南芥幼苗根长明显比野生型长，在1/2MS无碳源培养基上，过表达株系与野生型根长无显著差异，但在1/2MS以50mM木糖为碳源的培养基上，过量表达转基因拟南芥幼苗的根长也显著长于野生型，这说明GhGT43A1和GhGT43C1过量表达转基因拟南芥对木聚糖的敏感性降低。
7.GhGT43A1过量表达及RNAi抑制型表达载体的棉花遗传转化以及转基因植株的鉴定
获得5个株系的GhGT43A1过量表达转基因棉花植株共约126株，获得3个株系的GhGT43A1RNAi转基因棉花植株共约60株，其余材料还在培养与继代过程中。对转基因棉花植株gDNA的PCR扩增结果显示GhGT43A1过量表达转基因植株中19棵有18棵为阳性植株，而GhGT43A1RNAi转基因植株6棵有4棵为阳性植株，阳性率超过90％。