专利名称：Dna甲基化修饰剂在调控棉花纤维长度中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种DNA甲基化修饰剂在调控棉花纤维长度中的应用。
背景技术：
棉花纤维是从胚珠外表皮细胞分化而来的单细胞结构。棉花纤维是纺织エ业的主要原料，具有重要的经济价值。纤维质量取决于其最終的长度与強度。同时，棉纤维细胞也是研究细胞伸长、分化和细胞壁合成等重要生物学现象的理想系统。所以，研究纤维伸长有重要的经济价值和理论意义。 棉花纤维细胞的发育过程是细胞超常伸长和细胞壁超常加厚的过程。陆地棉终长度约为3. Ocm左右，细胞壁直径为11-22 μ m，即长宽比为1000-3000。棉花纤维细胞的发育过程一般可以分为四个相互重叠的时期纤维起始，细胞伸长(初生壁形成)、次生壁合成和成熟期。DNA甲基化(DNA methylation)是指生物体在DNA甲基转移酶(DNAmethyl transferase, DNMT )的催化下，以S-腺苷甲硫氨酸(SAM)为甲基供体将甲基转移到特定的碱基上的过程。DNA甲基化是最早发现的基因表观修饰方式之一，甲基化的主要形式有5-甲基胞嘧啶、6-甲基腺嘌呤和7-甲基鸟嘌呤，在真核生物中甲基化仅发生于胞嘧啶。大量研究表明，在高等植物中DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而參与调控许多重要的生物学现象和发育过程。本发明的研究小组发现，DNA甲基化參与调控棉花纤维细胞的伸长发育过程。
发明内容
本发明的目的是提供DNA甲基化修饰剂在调控棉花纤维长度中的应用，所述DNA甲基化修饰剂为DNA甲基化抑制剂或DNA甲基化促进剂；所述DNA甲基化修饰剂是指调节DNA甲基化水平的试剂，分为抑制DNA甲基化修饰或降低DNA甲基化水平的DNA甲基化抑制剂和促进DNA甲基化修饰或提高DNA甲基化水平的DNA甲基化促进剂。在上述应用中，所述DNA甲基化抑制剂可为5-杂氮-2’ -脱氧胞苷，也可为其它DNA甲基化抑制剂；所述DNA甲基化促进剂可为S-腺苷甲硫氨酸(SAM)，也可为其它DNA甲基化促进剂。本发明的另ー个目的是提供一种调控棉花纤维长度的方法，该方法包括用DNA甲基化抑制剂处理棉花胚珠或植株以促进棉花纤维伸长的步骤。所述DNA甲基化抑制剂可为5-杂氮-2’ -脱氧胞苷，也可为其它DNA甲基化抑制齐 。本发明的还提供另ー种调控棉花纤维长度的方法，该方法包括用DNA甲基化促进剂处理棉花胚珠或植株以抑制棉花纤维伸长的步骤。所述DNA甲基化促进剂可为S-腺苷甲硫氨酸，也可为其它DNA甲基化促进剂。
在上述两种方法中，所述处理的时期可为所述棉花开花后的24-144小时，如24-48小时；棉花开花后的24-144小时为棉花纤维细胞的伸长期；本发明的实施例选取开花24-48小时的棉花胚珠进行处理是为了保证实验结果的一致性。在上述两种方法中，使用所述DNA甲基化抑制剂处理棉花胚珠中，所述DNA甲基化抑制剂为5-杂氮-2’ -脱氧胞苷时，其使用浓度可为O. 5-12 μ mol/L,或2_12 μ mol/L,具体可为2μπι01/1、6μπι01/1或12μπι01/1 ;使用所述DNA甲基化促进剂处理棉花胚珠中，所述DNA甲基化促进剂为S-腺苷甲硫氨酸时，其使用浓度可为O. 5-15 μ mol/L，或5-15 μ mol/L,具体可为 5 μ mol/L、10 μ mol/L 或 15 μ mol/L。在上述两种方法中，所述处理棉花胚珠可按照包括如下步骤的方法进行将所述棉花胚珠置于含有所述DNA甲基化抑制剂或所述DNA甲基化促进剂的棉花胚珠培养基中进行培养，所述培养的温度和光照条件如下30°C、黑暗。本发明所述棉花可应用于不同的栽培棉种，尤其适合于陆地棉品种。、实验证明，使用DNA甲基化抑制剂5-杂氮-2’ -脱氧胞苷处理棉花胚珠，当浓度为6 μ mol/L时，体外培养6天后的棉花纤维长度与对照相比，增长受到的促进作用最高，是未经5-杂氮-2’ -脱氧胞苷处理(对照)的2. 39倍；DNA甲基化促进剂S-腺苷甲硫氨酸处理棉花胚珠，在浓度未达到产生毒性致死胚珠的前提下，当浓度为15 μ mol/L时，体外培养6天后的棉花纤维长度与对照相比，增长受到的抑制作用最高，是未经S-腺苷甲硫氨酸处理(对照)的23. 3%。本发明在生产中可用于调控棉花纤维的长度以获得符合实际需要的棉花，具有重大的经济价值和广阔的应用前景。
具体实施例方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下述实施例中的百分含量，如无特别说明均为质量百分含量。下述实施例中所用到的材料和试剂具体如下陆地棉品种徐州142 (Gossypium hirsutum Xuzhou-142):中国农业科学院棉花研究所科技贸易公司；5-杂氮-2’ -脱氧胞苷(5_aza_2’ -deoxycytidine) DNA 甲基化抑制齐Li,SIGMA-ALDRICH ；S-腺苷甲硫氨酸(SAM) =DNA甲基化促进剂，SIGMA-ALDRICH。实施例I、DNA甲基化抑制剂调控棉花纤维长度一、实验材料5_杂氮-2’ -脱氧胞苷；陆地棉品种徐州142。二、实验方法对棉花胚珠进行体外培养，在培养液中分别添加不同浓度的5-杂氮-2’ -脱氧胞苷，以未添加5-杂氮-2’ -脱氧胞苷为对照(CK1)。每个浓度的处理设3个重复，每个重复20个胚珠。体外培养6天后，测量棉花胚珠纤维长度。上述棉花胚珠体外培养及纤维长度测量的步骤具体如下I、按照下表I配制棉花胚珠体外培养的培养液。使用前，用KOH调PH值至6.0，121°C、15分钟高压灭菌，备用。
表I.棉花胚珠体外培养的培养液配方
权利要求
1.DNA甲基化修饰剂在调控棉花纤维长度中的应用；所述DNA甲基化修饰剂为DNA甲基化抑制剂或DNA甲基化促进剂。
2.根据权利要求I所述的应用，其特征在于所述DNA甲基化抑制剂为5-杂氮-2’-脱氧胞苷；所述DNA甲基化促进剂为S-腺苷甲硫氨酸。
3.—种调控棉花纤维长度的方法，其特征在于所述方法包括用DNA甲基化抑制剂处理棉花胚珠或植株以促进棉花纤维伸长的步骤。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述DNA甲基化抑制剂为5-杂氮-2’-脱氧胞苷。
5.一种调控棉花纤维长度的方法，其特征在于所述方法包括用DNA甲基化促进剂处理棉花胚珠或植株以抑制棉花纤维伸长的步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述DNA甲基化促进剂为S-腺苷甲硫氨酸。
7.根据权利要求3-6中任一所述的方法，其特征在于所述处理的时期为所述棉花开花后的24-144小时内。
8.根据权利要求4或7所述的方法，其特征在于使用所述DNA甲基化抑制剂处理棉花胚珠中，所述DNA甲基化抑制剂为5-杂氮_2’ -脱氧胞苷时，其使用浓度为0. 5-12 u mol/L0
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于使用所述DNA甲基化促进剂处理棉花胚珠中，所述DNA甲基化促进剂为S-腺苷甲硫氨酸时，其使用浓度为0. 5-15umol/L0
10.根据权利要求1-9中任一所述的方法，其特征在于所述棉花为陆地棉。
全文摘要
本发明公开了一种DNA甲基化修饰剂在调控棉花纤维长度中的应用。所述DNA甲基化修饰剂为DNA甲基化抑制剂或DNA甲基化促进剂。实验证明，使用DNA甲基化抑制剂5-杂氮-2'-脱氧胞苷处理棉花胚珠，当浓度为6μmol/L时，体外培养6天后的棉花纤维长度与对照相比，增长受到的促进作用最高，是对照的2.39倍；DNA甲基化促进剂S-腺苷甲硫氨酸处理棉花胚珠，在浓度未达到产生毒性致死胚珠的前提下，当浓度为15μmol/L时，体外培养6天后的棉花纤维长度与对照相比，增长受到的抑制作用最高，是对照的23.3%。本发明在生产中可用于调控棉花纤维的长度以获得符合实际需要的棉花，具有重大的经济价值和广阔的应用前景。
文档编号A01G7/06GK102668903SQ20121014265
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者朱玉贤, 王慧, 逄宇, 靳翔 申请人:北京大学