棉花纤维不仅是一种重要的天然纺织作物，还是研究细胞伸长的模型。植物激素油菜素内酯（BR）和赤霉素（GA）分别在棉花纤维发育中发挥积极作用，但BR和GA激素信号在纤维发育中是否存在互作尚不清楚。近日，Plant Biotechnology Journal在线发表了题为“Brassinosteroids enhance gibberellic acid biosynthesis to promote cotton fibre cell elongation”的研究论文，该研究通过在棉花中创制BES1、GA20OX1D、GA3OX1D转基因株系，发现BR信号转录因子BES1转录激活GA合成基因GA20OX1D和GA3OX1D的转录，从而调节GA生物合成以促进纤维发育。作者通过体外胚珠培养技术，分别用BR、BRZ（BR合成抑制剂）、GA 3和PAC（GA合成抑制剂）处理野生型（WT）胚珠，结果表明GA 3能够恢复BRZ对纤维发育的抑制作用，PAC处理则抑制了BR对纤维促进作用。BR处理后GA水平升高，BRZ处理后GA水平降低。BES1的过表达后显著提高了纤维中的GA含量，同时纤维长度显著增加。这些结果表明，在纤维发育过程中，BR作用于GA的上游。作者分析发现陆地棉中26个GA合成基因中，有15个在其启动子中含有BES1结合位点E-box（CANNTG），通过酵母单杂交、烟草双荧光素酶、EMSA实验和染色质免疫共沉淀定量（ChIP-qPCR）等实验，证明BES1能够与其中两个基因启动子(pGA20OX1D和pGA3OX1D）相互作用。棉花中GA20OX1D 或 GA3OX1D过表达之后纤维长度增加。此外，外源施加GA3 成功拯救了GA20OX1D或GA3OX1D敲除引起的短纤维表型。综上所述，本研究证实BR通过BES1调控GA20OX1D和GA3OX1D的转录促进GA生物合成来促进纤维发育。![]()
图1. 油菜素内酯通过促进赤霉素生物合成促进棉纤维发育
河南大学肖光辉教授为论文的通讯作者，陕西师范大学博士候利勇、陕西师范大学竺丽萍副教授为该论文的共同第一作者。该工作得到了国家重点研究发展计划、国家自然科学基金、新疆生产建设兵团重点领域科技研发计划、陕西省科技厅科技创新团队、陕西省基础科学院科研项目、香港学者计划等项目资助。肖光辉教授课题组长期从事棉纤维细胞发育的分子机制研究及根的向重力性研究。近年来，在Nature Biotechnology、Nature Genetics、Plant Cell、Nature Communications、Trends in Plant Science、Molecular Plant、Developmental Cell、Cell Reports、Plant Biotechnology Journal、New Phytologist等国外权威学术刊物。原文链接：http://doi.org/10.1111/pbi.14579![]()
