JIA专题 Special Issue
棉花（Gossypium spp.）是一种重要的经济作物，叶片是棉花光合作用和有机合成的主要器官。叶片形状对光合效率和冠层形成有重要影响，从而影响棉花产量。以往研究表明，LMI1（LATE MERISTEM IDENTITY1）是调控叶片形状的关键基因，敲除LMI1可以改变植株叶型，但是过表达该基因会如何影响性状，暂未有报道。
近期，中国农业科学院生物技术研究所张锐研究员团队完成的题为“GbLMI1 over-expression improves cotton aboveground vegetative growth” 的研究在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2024年10期正式发表。
本研究将LMI1基因插入35S启动子表达载体，通过遗传转化获得过表达LMI1的棉花植株（OE）。对T1和T2代转基因植株性状的统计分析显示，与野生型（WT）相比，OE植株的叶片明显更大，茎更粗，干重明显增加。此外，主脉和叶柄的植物切片显示，OE植株细胞数量明显增多。此外，RNA-seq分析显示，与赤霉素合成相关的基因和NAC基因家族在OE和WT植株之间存在表达差异，表明LMI1参与了次生壁的形成和细胞增殖，从而促进了茎的增粗。此外，GO分析在钙离子结合条目富集；KEGG分析表明在脂肪酸降解、磷脂酰肌醇信号转导系统和cAMP（环磷酸腺苷）信号通路富集。结果表明，LMI1过表达植株对赤霉素激素信号反应灵敏，影响信使信号（cAMP、Ca2+），从而放大了这一功能，促进了地上部营养生长。本研究发现，LMI1大大提高了棉花的营养生长，为棉花高产奠定基础。
过表达LMI1促进棉花地上部的营养生长
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Zhili Chong, Yunxiao Wei, Kaili Li, Muhammad Aneeq Ur Rahman, Chengzhen Liang, Zhigang Meng, Yuan Wang, Sandui Guo, Liangrong He, Rui Zhang. 2024. GbLMI1 over-expression improves cotton aboveground vegetative growth. Journal of Integrative Agriculture, 23(10): 3457-3467.
研究团队简介
张锐研究员（第一排左第三）
中国农业科学院生物技术研究所棉花丰产耐逆分子育种研究团队由张锐研究员领衔，主要开展棉花耐逆丰产性状挖掘及分子机制研究，并创制耐逆丰产棉花资源材料。近年来，利用遗传学、分子生物学和生物信息学手段，重点克隆在棉花“三系”育种体系不育基因和恢复基因并解析其生物学功能，探索棉花“三系”核质互作分子调控机理，并在产量和耐逆代谢能量平衡方面取得显著的进展。此外，在叶形、花色等重要农艺性状基因克隆及功能研究方面取得部分结果。张锐研究员先后主持生物育种专项课题、国自然国合项目、国自然面上项目等国家级项目10余项；在Nature plant、Plant Biotechnology Journal、NEW PHYTOLOGIST等期刊发表学术论文50余篇。获授权专利15项,培育棉花审定品种5个，累计推广面积600多万亩；获省部级以上成果奖励6项。| 图文由中国农业科学院生物技术研究所张锐研究员团队提供
专题｜棉花生物技术育种
Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.6，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。
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