1.5纤维品质改良转基因棉花

棉纤维是棉花产量形成的主要部分，其品质决定经济价值。在生产实践中，高产棉花不优质、优质棉花不高产是限制棉花种植业发展的主要因素之一。随着纺织工业的不断发展，对棉花纤维品质不断提出新的要求，传统的遗传育种技术已经不能解决生产实践中关于棉花产量和品质之间存在的矛盾。利用基因工程技术将棉花纤维发育相关基因导入棉花，提高棉花纤维产量和品质，成为当前棉花增产和品质改良的主要途径。同时，随着高通量基因克隆和表达分析技术的不断发展，大量与棉花纤维产量和品质相关基因和表达调控元件得到了验证，并初步应用于棉花。

据报道，棉花纤维增产基因主要与棉花种子发育和IAA等激素代谢相关。李德谋等将GhASN-Like导入棉花，提高了转基因植株的单株成铃数和单铃种子数，增加了籽棉和皮棉的产量。裴炎等利用棉花纤维细胞特异启动子FBP7，驱动IAA合成基因iaaM在棉花中表达。使在棉纤维发育起始阶段，胚珠表面的IAA含量迅速增高，增加了能够发育成纤维的细胞数量。经过连续4年测产，转基因棉花纤维产量比对照提高了15%以上。

棉花纤维品质与纺织工业的应用密切相关，主要涉及了棉纤维长度、细度、强度、色泽等指标。目前，利用基因工程技术将调控棉花纤维发育的相关基因导入棉花来提高棉花纤维品质，已经取得了初步的进展。李文彬等利用棉花纤维特异启动子驱动吲哚双加氧酶(bec)基因在棉花中表达，使转基因棉花纤维获得了特殊的颜色。左开井等将GbAnn9导入棉花，转基因棉花纤维长度比对照材料增加2—3.5mm，纤维强度增加0.3—3.3CN/tex。夏桂先等将棉花苯丙烷类化合物木质素合成基因GhLIN2导入棉花，增加转基因棉花纤维内木质素含量，使棉花纤维长度、细度和强度均得到显著提高。李晓荣等利用35S启动子驱动棉花尿甘二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因GhUGP1在棉花中表达，获得的转基因棉花材料纤维长度比对照增加18.5%，断裂比强度增加31.85%。

此外，通过对棉花纤维细胞发育机理的简析，分离获得了多个与棉花纤维品质相关的候选基因。刘进元等克隆获得棉花纤维可逆糖基化蛋白酶基因，该基因可以通过控制棉纤维中多糖物质的积累，进一步提高棉纤维的品质。李学宝等克隆获得棉花纤维特异表达的水孔蛋白家族基因GhPIP2；6，其转录产物主要在伸长期的棉花纤维中高表达，通过在酵母中表达研究发现可以使细胞长度增加1.3—1.47倍。朱玉贤等克隆获得与棉花纤维伸长密切相关的β微管蛋白基因，该基因在棉花纤维伸长期高表达与棉纤维长度发育密切相关。

为了能够实现棉花纤维发育相关基因的精确定位表达，在棉纤维特异表达启动子方面的研究也取得了重要的进展。郭三堆等分离获得了一个在棉花生殖器官优势表达的启动子Arf1，该启动子为棉花腺苷酸核糖基化作用因子基因的启动子。与报告基因GUS融合后，利用花粉管通道法转化棉花，报告基因在转基因棉花的生殖器官高表达。张献龙等克隆获得了棉花纤维特高效表达的类成束蛋白样阿拉伯半乳聚糖蛋白基因(GhFLA1)启动子，该启动子能够驱动GUS报告基因在棉花纤维发育0—20d高表达。

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