海岛棉GH9基因家族成员鉴定及分析

刘正文, 王省芬, 孟成生, 张艳, 孙正文, 吴立强, 马峙英, 张桂寅

(河北农业大学农学院, 华北作物改良与调控国家重点实验室, 河北省作物种质资源重点实验室, 河北 保定 071000)

棉花是重要的经济作物，为纺织工业提供天然纤维原料。陆地棉(Gossypiumhirsutum)和海岛棉(Gossypiumbarbadense)是目前栽培范围比较广泛的两个棉种，陆地棉产量高但纤维品质中等，海岛棉纤维品质优异但产量低。棉纤维品质主要由细胞壁特性决定，因此挖掘分析海岛棉纤维细胞壁发育相关基因有利于明确优质棉纤维形成的分子机理，同时为分子育种提供候选基因，有利于实现高产和优质性状的有效聚合。

植物GH9 (glycoside hydrolase 9) 家族由内切-β-1，4-葡聚糖酶(endo-β-1, 4-glucanase)构成，能够水解具有β-1，4-葡聚糖主链的多聚糖，并且涉及纤维素的生物合成，在细胞壁的生物合成和重塑中起着重要作用。区别于细菌，植物GH9基因的潜在底物是无定型区的纤维素以及非结晶多聚糖(如木葡聚糖)。依据结构不同，可将植物GH9基因分为A、B、C三个亚族[1]。A亚族N端有一个跨膜区域，是膜结合蛋白。在拟南芥中，GH9A (KOR) 是纤维素合酶复合体的重要成分[2-3]。在杨树[4-5]和陆地棉[6]中沉默KOR显著减少结晶纤维素含量。可见，GH9A参与植物细胞壁纤维素生物合成。B亚族通常包含信号肽，是分泌蛋白，在植物GH9基因家族中数量最多，具有复杂多变的功能。沉默拟南芥GH9B1(CEL1) 造成细胞壁褶皱，同时伴随减少的纤维素和木质素含量[7]。在水稻中，OsGH9B8、OsGH9B9、OsGH9B10、OsGH9B11与OsCESA4、OsCESA7、OsCESA9共表达，表明其在次生壁形成过程中起作用[8]。此外，在水稻中过表达OsGH9B1或OsGH9B3只会轻微改变纤维素、半纤维素、木质素组分，但会显著减少纤维素聚合度和结晶指数，说明OsGH9B1/B3能够修饰纤维素微纤丝[9]。……