近年来，基因组学和分子生物学的快速发展促进了众多与棉花纤维长度相关基因的克隆和功能鉴定，为棉花纤维品质改良提供了宝贵的遗传资源。然而，将这些发现应用于育种计划仍面临诸多挑战。近日，郑州大学农业与生物制造学院青年教师李刚岭在国际著名期刊Journal of Integrative Plant Biology发表题为“Recent advances in genetic control of fiber length in upland cotton”的综述文章 (https://doi.org/10.1111/jipb.70213)。

本综述系统总结影响棉花纤维长度的基因, 并根据基因功能将其分为六大门类: 植物激素相关基因; 转录因子相关基因; 纤维素、木质素和蔗糖相关基因; 脂质相关基因; 细胞骨架相关基因; 其他功能多样的基因。植物激素通过调控转录因子的活性或表达水平, 进而影响下游基因的表达, 最终决定纤维的长度。例如, 赤霉素介导的GhSLR1降解会破坏其与转录因子GhBLH1的相互作用, 从而释放GhBLH1以激活下游基因。随后, GhBLH1直接激活GhFAD7A-1的表达, 促进亚麻酸积累, 最终促进棉花纤维细胞伸长。作者通过整合这些基因功能及其调控关系, 构建了影响棉花纤维长度的遗传调控网络, 以及不同激素之间通过相互作用进而影响棉花纤维长度的互作网络 (图1), 并对这些基因在育种当中的应用进行了展望。以及在育种应用可能遇到的问题进行了讨论。

图 1. 控制纤维伸长的主要转录调控网络

郑州大学农业与生物制造学院讲师李刚岭为论文第一作者。郑州大学农业与生物制造学院商海红研究员和袁有禄研究员为论文的通讯作者。郑州大学农业与生物制造学院硕士研究生王涛, 中国农业科学院棉花研究所副研究员龚举武, 助理研究员闫浩亮, 在读博士生姚淑倩参与了文献收集工作。该研究得到了河南省重点研发项目和河南省科技研发计划的资助。