Ind. Crops Prod. | 浙江农林大学戎均康教授团队揭示陆海种间杂交棉纤维杂种优势的重要调控机制

陆地棉是重要的栽培品种，占棉花种植总面积的95%以上。海岛棉由于纤维品质优良，也具有一定的种植面积。陆地棉和海岛棉种间杂种棉花在产量和品质性状上表现出较高的改良潜力。虽然近些年关于棉花杂种优势的报道颇多，但仅限于陆地棉种内杂交。遗传不相容、不可控的营养生长和较低的衣分率等问题仍然存在，对于陆海种间杂交棉鲜有报道。

近日，浙江农林大学现代农学院戎均康教授联合中国农业科学院棉花研究所张永山研究员在国际权威学术期刊Industrial Crops and Products（中科院一区，IF=6.449）上发表研究论文“Integrated analysis of mRNA and miRNA transcriptomes reveals the mechanism of regulatory interspecific fiber heterosis”。课题组前期在53份陆海杂交组合中筛选到了1个具有极显著超亲优势的组合（李腾宇等，2020）。亲本与子代在苗期不同阶段的表达模式的差异分析发现，超显性调控的种间杂交棉生物量杂种优势（Li., et al, Front Plant Sci, 2022），但是纤维种间杂种优势形成的机制并不清楚。本研究在此基础上，通过对表型、mRNAs和miRNAs的综合分析，比较了亲本（陆地棉和海岛棉）与其杂种在纤维各发育阶段阶段的差异。发现开花后10天杂种优势最为显著（图1）。

图1.种间杂交种不同发育阶段的纤维长度杂种优势表现

mRNA和miRNA的表达模式分析表明，超显性模式是纤维杂种优势产生的主要原因，包括mRNA水平的超亲上调（transgressive up-regulation, TUR）和miRNA水平的超亲下调（transgressive down-regulation, TDR）。内源生长素含量的测定和胚珠离体培养实验表明（图2），生长素含量的差异可能是纤维杂种优势的主要原因。此外，miR160-ARF和miR319-TCP也对种间杂交种的纤维长度的显著强于亲本的表型做出了很大贡献。该研究揭示了miRNA-mRNA对种间杂交棉花纤维杂种优势的重要调控作用，为陆地棉和海岛棉种间杂交种的研究和应用提供了新的视角和理论基础。

图2. 内源生长素测定和胚珠离体培养

该研究得到国家重点研发计划-棉花杂种优势利用技术与强优势杂交种创制（2016YFD0101417）和棉花生物学国家重点实验室课题（CB2021C11）的资助。浙江农林大学为第一完成单位，中棉所在读博士生李腾宇为论文第一作者，浙江农林大学戎均康教授与中棉所张永山研究员为论文共同通讯作者。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669023003862

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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