乙烯調(diào)控纖維發(fā)育分子網(wǎng)絡(luò)及在棉花中的應(yīng)用策略 中棉所供圖
近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所研究員李付廣團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)生物信息學(xué)分析，鑒定了棉花中乙烯生物合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的關(guān)鍵組分，并系統(tǒng)討論和綜述了乙烯在植物表皮毛發(fā)育中的分子機(jī)制，提出了乙烯介導(dǎo)的纖維發(fā)育的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。相關(guān)綜述文章在線發(fā)表于《新植物學(xué)家》（New Phytologist）。
乙烯是一種重要的植物激素，存在于植物的各種組織、器官中。其廣泛參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的不同過(guò)程，從種子萌發(fā)到果實(shí)成熟、葉片衰老等整個(gè)生長(zhǎng)周期均發(fā)揮作用。乙烯代謝和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)雜多樣，也是棉纖維發(fā)育的重要調(diào)控因子。在模式植物中，乙烯代謝通路、生理功能和調(diào)控機(jī)制的研究比較透徹。但棉花中乙烯通路關(guān)鍵基因的鑒定和功能驗(yàn)證進(jìn)展緩慢，乙烯介導(dǎo)的纖維發(fā)育的代謝通路和作用機(jī)制還不清楚。
該綜述全面總結(jié)了乙烯生物合成和信號(hào)傳導(dǎo)中主要研究進(jìn)展，系統(tǒng)地鑒定了棉花中乙烯生物合成和信號(hào)通路的10個(gè)基因家族，共計(jì)148個(gè)基因。通過(guò)對(duì)它們保守結(jié)構(gòu)域、基因結(jié)構(gòu)和表達(dá)模式的分析，重點(diǎn)討論了在胚珠和纖維發(fā)育過(guò)程中優(yōu)勢(shì)或特異表達(dá)的候選基因；通過(guò)總結(jié)乙烯調(diào)控表皮毛和根毛發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制和介導(dǎo)棉纖維發(fā)育的研究進(jìn)展，提出了一個(gè)以乙烯為樞紐的棉纖維發(fā)育調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
同時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)分析乙烯調(diào)控不同代謝和生理過(guò)程，創(chuàng)制了一個(gè)整合多組學(xué)方法，利用基因工程手段精細(xì)調(diào)控棉花中乙烯的時(shí)空合成水平和信號(hào)強(qiáng)度，精準(zhǔn)進(jìn)行棉花遺傳改良和分子育種的作用模型。
該研究結(jié)果為深入解析乙烯調(diào)控纖維發(fā)育的分子機(jī)理和在棉花育種上的實(shí)際應(yīng)用提供了基礎(chǔ)和線索。
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家創(chuàng)新研究群體和農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新計(jì)劃合作與創(chuàng)新任務(wù)的支持。中棉所博士后余道乾、項(xiàng)目助理李曉娜為共同第一作者，李付廣和王智研究員為共同通訊作者。
