郑州大学农业与生物制造学院李付广团队揭示转录和转录后调控揭示棉纤维伸长的遗传机制

近日，我院李付广研究员团队首次在群体水平利用多组学方法，阐明了转录与转录后可变剪接影响棉花纤维伸长的遗传机制，为棉花分子育种与性状改良提供了新思路和基因资源。相关研究成果以“Independent component analysis deciphers the genetic basis of cotton fiber elongation through eQTLs and sQTLs”为题发表在国际著名期刊《高级研究（Journal of Advanced Research）》上。

棉花是重要的经济作物和纺织工业原料，纤维长度、纤维品质与产量直接决定着纺织品的性能与棉花产业的市场价值。深入解析纤维发育机制，是提升纤维品质、增强产业竞争力的关键突破口。

该研究从1410份棉花群体的纤维发育关键时期（开花后5天和10天）的转录组测序数据中，分别鉴定到50501和53211个可变剪接事件，表明可变剪接广泛参与棉纤维发育过程，并通过结合表达全基因组关联分析和可变剪接全基因组关联分析，系统解析了可变剪接事件与基因表达调控的遗传基础。结果显示，大部分表达数量性状位点与剪接数量性状位点在转录和转录后水平独立调控棉纤维发育，仅有少量表达数量性状位点和表达数量性状位点表现为协同调控。该研究进一步采用独立成分分析，构建了纤维伸长相关的共表达基因模块，其中模块M103在开花后10天阶段与纤维长度呈显著正相关，并与已报道的主效纤维长度调控位点FL2在染色体D11具有遗传共定位。实验表明，模块中的两个关键转录因子GhMYB16和GhBEE3在纤维细胞伸长过程中发挥重要调控作用。此外，该研究提出了一个新的纤维伸长调控模型，即油菜素内酯信号上调GhBEE3的表达，GhBEE3的高表达激活了GhMYB16的转录，GhMYB16的过量表达导致更多超长链脂肪酸参与蜡质的合成，从而抑制纤维细胞的伸长。研究结果为深入解析棉花纤维发育机制，以及推动高品质棉花分子育种提供了重要的数据资源。

中国农业科学院棉花研究所在读博士生张明君、郑州大学农业与生物制造学院博士后杨兰为论文共同第一作者。郑州大学农业与生物制造学院棉花生物育种与综合利用团队杨作仁研究员和杨召恩研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划等项目的支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jare.2025.10.058