郑州大学“国家杰青”团队在植物学一区top期刊（IF=9.4）发表研究成果，揭秘棉花生长背后的代谢奥秘
学术
2024-12-16 20:26
英国
近日，郑州大学农学院合成生物学团队通过结合代谢组学和转录组学分析，成功构建了一个涵盖棉花全生育期主要组织器官的代谢调控网络——“Cotton Metabolism Regulatory Network”（CMRN）。研究中，他们鉴定出了一个关键基因GhKCS1b_Dt，该基因在超长链脂肪酸的合成过程中扮演重要角色，并对纤维的伸长产生影响。这项工作不仅为理解棉花生长发育及纤维伸长提供了新的见解，还对分子育种策略的改进以及纤维品质的提升有着重要的意义。研究成果以“Cotton Metabolism Regulatory Network: unraveling key genes and pathways in fiber development and growth regulation”为题发表在国际著名植物学期刊《植物通讯（Plant Communications）》上。作为世界上的主要经济作物之一，棉花的研究一直集中在不同品种间的单个组织或特定时期的代谢差异上，而对其整个生命周期内代谢全景及其调控网络的关注相对较少。鉴于此，建立棉花全生育期的代谢网络对于深入探索产量和纤维质量等性状形成的分子机制至关重要。在这项研究中，科学家们选择了陆地棉短纤维突变体pagoda 1（pag1）和野生型中棉所24（ZM24），并采集了它们在全生育期内不同组织的样本，利用非靶向代谢组学方法构建了包含2138种代谢物的多层次CMRN。通过比较材料间的差异和组织特异性，研究人员绘制了7类代谢物积累和基因表达模式图，特别注意到纤维组织中与脂肪酸延伸途径相关的基因和代谢物显著富集。进一步研究表明，GhKCS1b_Dt作为超长链脂肪酸合成的关键基因，其过表达能显著促进纤维伸长，而基因沉默则抑制这一过程，证明了它在纤维伸长中的正向调控作用。整体而言，这项研究通过整合多组学数据，系统阐述了棉花不同组织在生长发育过程中代谢物积累与基因表达之间的协同关系，不仅为棉花的分子育种实践提供了宝贵的指导，也为植物代谢调控领域的研究树立了典范。![]()
棉花代谢调控网络（CMRN）助力棉花纤维伸长关键基因发掘与研究郑州大学农学院刘钊副研究员、中棉所范李强助理研究员以及郑州大学农学院硕士研究生舒生为该论文第一作者，郑州大学农学院合成生物学团队李付广研究员和杨作仁研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和河南省自然科学基金等项目资助。![]()
