棉花是世界上最重要的天然纤维作物。棉纤维是植物中最长的单细胞之一，为研究细胞伸长提供了理想的模型。BR是一种重要的植物激素，体外BR处理促进纤维伸长，而BR生物合成抑制剂BRZ则抑制纤维发育(Sun et al., 2005)。BR缺陷型棉花突变体pag1和GhDET2(一种BR生物合成基因)沉默的棉花植株都表现出短纤维表型(Yang et al., 2014; Luo et al., 2007)。转录组分析表明，BR可能通过影响脂肪酸生物合成、乙烯、细胞壁和细胞骨架相关基因表达来促进纤维伸长 (Shi et al., 2006；Yang et al., 2014)。然而，调控纤维发育的BR信号传导的直接靶基因在很大程度上是未知的，这限制了对BR调控纤维伸长的分子机制的理解。
近日，中国农业科学院棉花研究所李付广/杨作仁研究员团队在Plant Physiology在线发表了题为“A brassinosteroid transcriptional regulatory network participates in regulating fiber elongation in cotton”的研究论文，系统的阐释了陆地棉中BR对纤维伸长的调控网络。
该研究首先通过DNA亲和纯化测序（DAP-seq）系统的鉴定了陆地棉中BR信号通路核心转录因子 GhBES1.4 的靶基因，并对陆地棉中 GhBES1.4 介导的BR的整体调控网络进行了整合。在通过遗传学实验证明 GhBES1.4 对纤维伸长的促进作用后，将DAP-seq以及转基因材料RNA-seq数据结合，建立了 GhBES1.4 介导的BR调控纤维伸长的转导网络（图1）。
图1 GhBES1.4 介导的BR调控纤维伸长的转导网络
之后，作者通过DPA-seq、RNA-seq以及GWAS数据的进一步结合，筛选到了7个高置信度的BR调控的纤维伸长相关基因，并通过实验验证了两个关键基因在纤维伸长中的功能，这一结果也对作者提出的BR调控纤维伸长的转导网络提供了支持。
综上，该研究明确了 GhBES1.4 介导的BR调控纤维伸长的转导网络，解释了 GhBES1.4 调控棉纤维伸长的机制，为棉纤维伸长及潜在产量和品质的进一步机理研究和实际应用奠定了基础。
中国农业科学院棉花研究所博士生刘乐为第一作者，郑州大学农学院刘钊助理研究员、中棉所李付广研究员和杨作仁研究员为该论文的共同通讯作者。相关的研究得到了国家重点研发计划National Key R&D Program of China(2022YFF1001400)和国家自然科学基金 (31621005)和新疆维吾尔自治区自然科学基金(2022D01E08)的资助。
参考文献：
Sun Y, Veerabomma S, Abdel-Mageed HA, Fokar M, Asami T, Yoshida S, Allen RD (2005) Brassinosteroid regulates fiber development on cultured cotton ovules. Plant and Cell Physiology 46: 1384-1391
Yang Z, Zhang C, Yang X, Liu K, Wu Z, Zhang X, Zheng W, Xun Q, Liu C, Lu L (2014) PAG1, a cotton brassinosteroid catabolism gene, modulates fiber elongation. New phytologist 203: 437-448
Luo M, Xiao Y, Li X, Lu X, Deng W, Li D, Hou L, Hu M, Li Y, Pei Y (2007) GhDET2, a steroid 5α‐reductase, plays an important role in cotton fiber cell initiation and elongation. The Plant Journal 51: 419-430
Shi Y-H, Zhu S-W, Mao X-Z, Feng J-X, Qin Y-M, Zhang L, Cheng J, Wei L-P, Wang Z-Y, Zhu Y-X (2006) Transcriptome profiling, molecular biological, and physiological studies reveal a major role for ethylene in cotton fiber cell elongation. The plant cell 18: 651-664
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiac590
图文来源： 植物生理PlantPhysiol公众号
转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号
如有侵权，请联系本站删除！
