The Plant Journal | 浙江大学司占峰/胡艳团队鉴定发现一个新的负调控棉花茎杆茸毛形成的主效基因

2023年7月5日，The Plant Journal在线发表了浙江大学农业与生物技术学院棉花精准育种团队题为“GoSTR, a negative modulator of stem trichome formation in cotton”的研究论文，该研究通过图位克隆鉴定出一个与腺体细胞发育相关的主效负调控基因GoSTR，并证实GoSTR沉默将导致植物从无毛茎到被短柔毛茎的转变。

腺体又称又称表皮毛状体，是植物表皮细胞向外突起所形成的附属物，主要出现在叶、茎、花、果等器官的外部，并在保护植物免受环境胁迫和昆虫草食等方面发挥重要作用。尽管目前已鉴定出许多参与腺体发育的基因，但其细胞命运决定的分子机制还有待阐明。

该研究发现，GoSTR作为茎腺体形成的主效抑制因子发挥作用，该基因的图位克隆分离是基于TM-1（被短柔毛茎）和J220（无毛光滑茎）杂交产生的F2代分离群体。序列比对分析显示，GoSTR编码区的一个关键点突变（G-T）将密码子2从GCA（丙氨酸）转化为TCA（丝氨酸）。这种突变发生在大多数具短柔毛茎的陆地棉（Gossypium hirsutum，GG-单倍型）和无毛茎的海岛棉（G. Barbadense，TT-单倍型）之间。通过病毒诱导的基因沉默（VIGS）将J220和Hai7124中的GoSTR沉默表达，导致茎被短柔毛，但叶片茸毛无明显变化，表明茎腺毛和叶表皮毛存在遗传上的不同。酵母双杂交和荧光素酶互补实验分析发现，GoSTR与腺体发育的两个关键调节控子GoHD1和GoHOX3互作。比较转录组学分析进一步显示，GhMYB109、GhTTG1、GhMYC1/GhDEL65等多个腺体正调控转录因子在GoSTR沉默株系的茎中显著上调。综上结果表明，GoSTR是茎毛形成的重要负调控因子，其转录物能够在极大程度上抑制腺体细胞的分化和生长。该项研究为植物表皮毛的形成和分化提供了有价值见解。

图1. 在VIGS株系中J220和Hai7124的表型及qPCR分析

图2. GoSTR在棉花茎腺体形成中的基因调控途径

浙江大学农业与生物技术学院/新农村发展研究院司占峰助理研究员、农学院胡艳教授为论文共同通讯作者，农业与生物技术学院张天真教授、浙江大学海南研究院青年研究员张志远等参与了该项研究。相关工作得到了“作物育种”国家重点研发计划（2022YFF1001400）、国家自然科学基金（31970320）、2021年海南省科技计划三亚崖州湾科技城项目（SKJC-2021-02-001）、浙江省领军型创新创业团队引进培育计划（2019R01002）的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1111/tpj.16379

转自：“植物生物学研究”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！