棉花花粉发育时期高温胁迫耐性差异的表达谱解析及耐高温相关基因发掘

高温逆境已成为棉花开花期间关键的环境影响因子，严重阻碍花粉发育和授粉受精过程，直接影响产量和品质的形成。本项目运用抑制消减杂交技术、转录组测序、基因芯片等技术，从形态、生理和分子水平探讨了高温胁迫对棉花花药发育及基因表达谱的影响。根据项目任务书的要求，本课题组在基本明确高温胁迫对棉花结铃性、花药发育及其关键时期影响的基础上，创新性地提出了一种耐高温棉花杂交种的选育方法；详细分析了高温逆境胁迫和正常温度（对照）条件下不同高温耐性类型棉花品系各个生长发育时期主茎叶和花药的生理生化指标特征及变化；运用抑制差减杂交技术（SSH）成功构建了高温胁迫下耐高温与敏感棉花花药的正向和反向差减文库，筛选到一批高温逆境响应基因；采用solexa新一代测序技术开展了棉花花药转录组测序，并进行了基因注释及简单重复序列（SSR）的鉴定；利用上述花药SSH文库和转录组测序中获得的基因序列，在Agilent公司的eArray在线探针设计平台上共设计了43,316个基因探针（探针长度为60-mer），采用原位合成法定制了16张44K cDNA芯片，然后通过基因芯片杂交技术系统分析了高温胁迫与正常温度条件下耐高温与敏感棉花4个连续发育时期花药中基因表达情况，鉴定出了大量的差异表达基因，并对这些基因进行了GO注释和KEGG富集分析，正在采用转基因技术对筛选出的花药发育时期重要的耐高温基因开展后续的功能研究。项目研究期间，发表研究论文7篇，获得国家发明专利1项，培养硕士研究生3名，全面实现了项目的设计，并完成了项目的研究目标。项目研究获得的大量耐高温相关基因和筛选出不同高温耐性类型的品种资源为开展耐高温棉花分子育种奠定了基础，为深入解析耐高温棉花的分子适应机制提供了重要的科学依据。