JIA | 西南大学张正圣教授团队 转录组和脂质组联合分析揭示棉花纤维中低K+信号缓解缺Ca2+效应的机制

以下文章来源于农业科学微平台 ，作者郭凯 等

Ca2+离子在维持细胞壁以及细胞膜的完整性中具有重要作用，是植物生长和发育中必不可少的矿质营养元素之一。解析Ca2+离子在糖代谢和脂代谢中的作用能够为理解棉花纤维快速伸长阶段细胞膜和细胞壁的动态变化提供有意义的参考。

近期，西南大学农学与生物科技学院棉花分子育种团队张正圣教授课题组完成的题为“Comparative transcriptome and lipidome reveal that a low K+ signal effectively alleviates the effect induced by Ca2+ deficiency in cotton fibers”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2023年8期正式发表。

本研究利用胚珠培养系统发现缺Ca2+会促进纤维和胚珠细胞的膨大，但同时也会诱导组织的褐化。RNA-seq差异表达基因分析发现缺Ca2+使细胞处于一个较高的氧化态，并且激活与糖代谢和脂代谢相关的基因的表达。尤其以糖酵解途径变化最为显著，其代谢途径中的9个酶相关的基因上调表达，缺Ca2+处理细胞中的葡萄糖含量显著下降，改变了糖酵解途径的流动。低K+能够恢复缺Ca2+诱导糖酵解途径相关基因的表达以及葡萄糖的含量。采用电喷雾电离串联质谱技术检测了不同Ca2+、K+离子处理条件下细胞中脂质组成分的动态变化。缺Ca2+处理细胞中自由脂肪酸（FA）、二酰甘油（DAG）和糖脂含量降低，三酰甘油（DAG）磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰甘油（PG）、磷脂酰胆碱（PC）含量增加。低K+与缺Ca2+的互作信号能够恢复FA、磷脂、糖脂含量至正常水平，有效缓解缺Ca2+效应。

本研究通过在转录和代谢水平的比较分析，揭示了Ca2+和K+信号互作在维持纤维快速伸长过程中糖酵解和脂代谢中发挥着重要作用。

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https://doi.org/10.1016/j.ji‍a‍.‍20‍2‍3.01.002

Cite the article:

GUO Kai, GAO Wei, ZHANG Tao-rui, WANG Zu-ying, SUN Xiao-ting, YANG Peng, LONG Lu, LIU Xue-ying, WANG Wen-wen, TENG Zhong-hua, LIU Da-jun, LIU De-xin, TU Li-li, ZHANG Zheng-sheng. 2023. Comparative transcriptome and lipidome reveal that a low K+ signal effectively alleviates the effect induced by Ca2+ deficiency in cotton fibers. Journal of Integrative Agriculture, 22(8): 2306-2322.

研究团队简介

棉花分子育种团队（前排左三为张正圣教授）

西南大学农学与生物科技学院棉花分子育种团队以张正圣教授领衔，主要围绕棉花产量和纤维品质优异种质资源开发和利用开展相关工作。针对我国棉花种质资源的特点，采用远缘杂交的方式将四倍体野生种、近缘野生种棉花优异基因导入陆地棉，获得大量的重组自交系、染色体单片段代换系等群体。利用获得的连锁群体进行QTL定位，获得大量与棉花产量和纤维品质相关的优异基因位点和分子标记。近年来，通过图位克隆鉴定到与棉花叶形、果枝生长习性、种子大小、棕色纤维和绿色纤维等性状相关的候选基因。张正圣教授先后承担国家重点研发计划、国家自然科学基金项目等国家级项目10余项，发表学术论文80余篇，其中SCI收录50余篇，在棉花基因定位克隆和基因功能研究方面取得了一系列的成果。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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