研究揭示棉花纤维发育分子机理

来自生物技术中心的研究人员在转基因高产优质棉花研究中取得重要进展，该成果的部分内容最近已经以“spatiotemporal manipulation of auxin biosynthesis in cotton ovu1e epiderma1 ce11s enhances fiber yie1d and quality” 为题在线发表在国际生物技术领域顶级期刊《自然—生物技术》（Nature Biotechnology）上。领导这一研究的是西南大学生物技术中心主任裴炎教授，该研究获得了国家自然科学基金重点项目“利用激素合成与传导基因改良棉花的纤维品质与产量”和“973” 项目的资助。中国是世界上最大的纺织品生产国和消费国，棉花是我国最重要的经济作物之一，在我国国民经济中具有十分重要的地位。但是，目前国产原棉在数量和质量上，已经不能满足市场需要，进口原棉数量不断增加，尤其是适纺高档棉纱的优质原棉，几乎全部依赖进口。因此，提高棉花的产量，改进其品质，对我国纺织业持续健康发展，具有非常重要的意义。但是，我国人口众多，耕地资源十分有限，粮食生产压力很大。这一国情不允许单纯采用扩大栽种面积的方式来增加我国棉花的产量，唯一的途径是通过育种和栽培手段，提高棉花的单位面积产量，同时改善其纤维品质。然而，由于受种质资源和常规育种技术的限制，棉花品种的产量潜力己开始进入平台期，要实现棉花产量与纤维的同步提高，难度更大。常规育种技术已经难以满足我国对棉花产量和质量快速增长的要求。在这篇文章中，裴炎课题组研究人员开展了棉花纤维发育的分子机理及基因工程改良的研究。该课题组研究发现，生长素在开花当天的纤维起始细胞中有高浓度积累，而IAA运输抑制剂处理棉花以及无纤维突变体的胚珠表皮细胞中没有这种高浓度积累，这表明高浓度的生长素累积是纤维细胞起始所必需的。据此，课题组提出通过定向控制植物激素相关基因的表达，在棉花纤维细胞起始期适度增加棉花胚珠表皮细胞中的IAA浓度，促进纤维细胞起始，进而提高纤维产量的策略。针对这一策略，经过多年坚持不懈的努力，筛选出了适宜的启动子，在上千个转基因棉花株系中获得了纤维产量大幅度提高、同时纤维的细度也得到显著改进的新材料，在棉花高产优质育种上取得了重大突破。（来源：生物通何嫱）