Principalmente mediante el estudio del genoma funcional y la transcriptómica del desarrollo temprano de la fibra de algodón americano (upland) y los genomas funcionales de Gossypium raimondii y Asian Gossypium, exploramos los mecanismos moleculares y las reglas reguladoras de la protrusión y el alargamiento de la fibra. Mediante un análisis transcriptómico a gran escala, se obtuvo una gran cantidad de genes expresados específicamente en la etapa de protrusión o alargamiento de la fibra (centrándose en miembros de la familia de genes del factor de transcripción del algodón y genes del receptor hormonal) para explorar nuevos métodos para la identificación funcional de los genes del algodón. Se utilizaron RT-PCR y otros métodos de análisis de expresión genética para estudiar las características de expresión espaciotemporal de genes clonados en órganos, tejidos y etapas de desarrollo durante el desarrollo del algodón, y para especular sobre el papel de estos genes en el desarrollo de la fibra de algodón. Aislar e identificar genes que codifican factores de transcripción clave que desempeñan un papel regulador importante en el desarrollo de la fibra de algodón a través de la vía de señalización de fitohormonas y aclarar el papel clave de las fitohormonas en el desarrollo de la fibra. Utilizando el genoma de Gossypium raimondii como secuencia de referencia, reensamblamos y analizamos las 297,239 etiquetas de secuencia expresadas (EST) de Gossypium hirsutum actualmente en la base de datos del NCBI y obtuvimos 49,125 grupos de genes (UniGenes). La longitud media de estos grupos de genes únicos alcanzó los 1.019 pares de bases, superando significativamente los 804 y 791 pares de bases reunidos anteriormente. Entre ellos, el número de grupos de genes únicos con una longitud de más de 3 kilobases aumentó de aproximadamente 30 a 1223. Nuestros resultados indican que la secuencia de referencia del genoma de Gossypium raimondii juega un papel muy importante en el ensamblaje del transcriptoma tetraploide del algodón. El análisis del transcriptoma mostró que los genes de los subgenomas A y D del algodón tetraploide tienen patrones de transcripción significativamente diferentes. En el transcriptoma tetraploide, 29.547 grupos de genes únicos pueden provenir de contribuciones del subgenoma D, mientras que otros 19.578 grupos de genes únicos pueden transcribirse del subgenoma A. Finalmente, las diferencias en los niveles de transcripción de algunos genes clave para el desarrollo de la fibra de algodón obtenidas a partir de análisis de datos a gran escala pueden confirmarse mediante experimentos de RT-PCR. Mediante métodos de secuenciación de alto rendimiento, se obtuvieron pares de bases de 8,5G de datos de secuenciación del transcriptoma libres de contaminación y de alta calidad. Aproximadamente el 85% de los datos de secuenciación se volvieron a pegar en la secuencia del genoma de referencia y finalmente se identificaron más de 150.000 uniones de corte. Hasta ahora, se encontraron 16.437 eventos de empalme alternativos en 10.197 genes. Los resultados mostraron que, en promedio, uno de cada cuatro genes del algodón tiene empalme alternativo, lo que indica que el empalme alternativo es un fenómeno generalizado en el genoma del algodón. Entre estos eventos de empalme alternativos, el tipo "retención de intrones" representó la mayor proporción (40%), mientras que el tipo "saltación de exones" fue el menor. Seleccionamos 11 eucigotos diferentes para una comparación horizontal y confirmamos que el tipo de "retención de intrones" tiene la proporción más alta en las plantas superiores, pero el tipo de "saltación de exones" tiene la proporción más alta entre los vertebrados. La "retención de intrones" es la menor. Para explicar el origen de esta enorme diferencia, analizamos más a fondo los genes con "retención de intrones" en el algodón. Los resultados encontraron que, aunque la inserción de elementos transponibles representaba sólo el 2,9% de todos los intrones en el algodón, el número de intrones retenidos. La proporción de intrones llega al 43%, lo que sugiere que la inserción de elementos transponibles puede estar relacionada con la retención selectiva de intrones. Un análisis exhaustivo de datos muestra que los elementos transponibles insertados en los intrones retenidos no se distribuyen aleatoriamente, sino que se enriquecen en un segmento de 0-40 bases aguas arriba del sitio de empalme 3', lo que afecta la flexibilidad de la estructura secundaria del ARN de la secuencia del segmento. el sitio de la rama se desvía de la posición óptima y no puede funcionar normalmente durante el proceso de empalme del intrón, lo que en última instancia conduce a la retención del intrón. Nuestros resultados implican que los cambios en la distribución de los sitios de ramificación mediados por inserciones de elementos transponibles juegan un papel importante en el empalme alternativo del tipo de retención de intrones, un hallazgo que ayuda a explicar la existencia de intrones entre plantas y animales que mantienen diferencias. En la etapa inicial, el laboratorio obtuvo un mutante fila 1-3 de un gen homólogo al cáncer de mama del banco de semillas Salk. El fenotipo de la raíz de este mutante era severo. Las raíces son extremadamente cortas y no pueden desarrollarse normalmente. Las células en el área madura no pueden diferenciarse y alargarse normalmente y el gravitropismo se pierde por completo. Al mismo tiempo, la punta de la raíz no contiene gránulos de almidón y tiene una estructura difusa sin una estructura típica. estructura del meristemo de la raíz, lo que indica que tampoco puede ocurrir una diferenciación normal. Al combinar su análisis fenotípico con la tecnología de localización PCR y GFP, encontramos la razón por la cual la eliminación del gen ROW1 puede causar los dramáticos fenotipos mencionados anteriormente, que son causados por la sobreexpresión de WOX5.
Mediante métodos experimentales genéticos, la eliminación total o parcial de WOX5 en este mutante puede restaurar o restaurar parcialmente el fenotipo de esta mutación. En el doble mutante fila-3/wox5-1, se restaura el alargamiento del talón y el gravitropismo, y se puede restaurar el meristemo de la raíz. clima normalmente para producir células de columela que contienen gránulos de almidón. Además, demostró que ROW1 es un regulador negativo de WOX5, lo que limita la expresión de este gen solo en células QC al inhibir la expresión de WOX5.