棉花是世界上重要的天然纖維作物，棉纖維是細(xì)長(zhǎng)的單細(xì)胞。油菜素內(nèi)酯(BRs)通過(guò)BES1/BZR1轉(zhuǎn)錄因子參與植物生長(zhǎng)和發(fā)育的調(diào)控，對(duì)棉纖維的伸長(zhǎng)具有重要的調(diào)節(jié)作用。然而，BRs參與棉纖維伸長(zhǎng)調(diào)控的分子機(jī)制有待探究。
2022年12月21日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所的研究成果發(fā)表在Plant Physiology期刊上(影響因子8.005)，文章題目為“A brassinosteroid transcriptional regulatory network participates in regulating fiber elongation in cotton"。該研究使用DNA親和純化測(cè)序(DAP-seq)技術(shù)鑒定了陸地棉中BR信號(hào)通路核心轉(zhuǎn)錄因子GhBES1.4的結(jié)合基序和靶基因。揭示了GhBES1.4介導(dǎo)的BR調(diào)控棉纖維伸長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)，為培育陸地棉優(yōu)質(zhì)纖維新品種提供了寶貴的基因資源。
該研究通過(guò)DAP-seq技術(shù)，鑒定出1531個(gè)GhBES1.4結(jié)合的靶基因，篩選出5個(gè)GhBES1.4識(shí)別的基序。過(guò)表達(dá)GhBES1.4基因能促進(jìn)纖維的伸長(zhǎng)，降低GhBES1.4基因的表達(dá)會(huì)減少纖維的長(zhǎng)度。結(jié)果表明GhBES1.4正調(diào)控BR介導(dǎo)的纖維伸長(zhǎng)。
圖1. 通過(guò)DAP-seq技術(shù)鑒定GhBES1.4的直接靶基因
圖2. GhBES1.4的結(jié)合基序分析
通過(guò)DAP-seq、RNA-seq和GWAS聯(lián)合分析，篩選到7個(gè)BR調(diào)控的纖維伸長(zhǎng)相關(guān)基因，并進(jìn)一步解析了GhBES1.4調(diào)控棉纖維發(fā)育的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)。而且，GhHMG1和GhCYP84A1對(duì)纖維伸長(zhǎng)的促進(jìn)作用證實(shí)了多組學(xué)聯(lián)合分析鑒定基因的準(zhǔn)確性。總之，該研究明確了GhBES1.4通過(guò)BR信號(hào)通路，調(diào)控棉纖維伸長(zhǎng)的分子機(jī)制，并且為多組學(xué)聯(lián)合分析，尋找關(guān)鍵功能基因提供了有效的遺傳育種策略。
圖3. GhBES1.4介導(dǎo)棉纖維伸長(zhǎng)的機(jī)制圖
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