甘肃农大等发现调控棉花早熟的关键基因

棉花（Gossypium spp.）是世界上最重要的天然纤维作物，我国是重要的产棉大国和纺织品出口国，棉花在我国国民经济中占有重要地位。国内最大的棉花主产区西北内陆棉区，由于春季气温回升慢、终霜结束晚，秋季气温下降快、初霜开始早，生育期相对较短，有效积温相对较低，更适合种植早熟棉花品种（Feng et al., 2017）。开花期、花铃期和全生育期是棉花早熟育种最为关注的性状，它们不仅决定棉花收获的早晚，而且决定能否适宜机械化采收。然而当前我国早熟陆地棉品种的产量和纤维品质要低于中晚熟品种，仅仅依靠传统育种技术难以实现早熟、高产、优质纤维性状的同步改良。鉴定调控棉花早熟性状的关键基因，利用这些基因改良中晚熟品种的早熟性，创制综合性状优良的早熟棉种质资源，实现早熟、高产和优良纤维品质性状的协同改良，对于早熟棉品种的培育具有重要意义。

JIPB近日在线发表了甘肃农业大学宿俊吉教授课题组、河南大学郝福顺教授课题组和中国农业科学院棉花研究所马雄风研究员团队题为“GhAP1-D3 positively regulates flowering time and early maturity with no yield and fiber quality penalties in upland cotton”（https://doi.or‍g/10.1111/jipb.13409）的研究论文。

该研究通过四种GWAS方法及转录组数据鉴定到一个促进棉花开花的关键基因GhAP1-D3，并利用过表达和CRISPR/Cas9基因编辑技术证实了该基因在促进棉花提早成熟中具有重要作用。同时也发现GhAP1-D3能够显著地提升棉花早熟性，而不降低产量和纤维品质等经济性状。因此，GhAP1-D3基因在早熟棉育种中具有实际利用价值。

图1：GhAP1-D3促进陆地棉早熟，而不会降低产量和纤维品质相关性状

该研究中还发现GhAP1-D3表达受DNA低甲基化和高水平的H3K9ac组蛋白乙酰化调控。GhAP1-D3与开花调控因子GhSOC1相互作用，并通过影响多个棉花开花相关基因的转录，正向调控陆地棉开花时间。该研究将为今后早熟陆地棉品种分子改良提供重要的基因资源，也为深入解析陆地棉早熟性状的遗传基础提供理论依据。

图2. GhAP1-D3与GhSOC1相互作用促进陆地棉提早开花

宿俊吉教授课题组近年来在陆地棉主要经济性状分子解析中取得了一系列进展，鉴定了调控产量（Su et al., 2020a）、纤维品质（Su et al., 2020b）和株型（Wang et al., 2022）等相关性状的候选基因。这篇论文进一步鉴定了调控早熟相关性状的关键基因GhAP1-D3，在早熟陆地棉品种分子育种中具有重要意义。

甘肃农业大学宿俊吉教授、河南大学郝福顺教授和中国农业科学院棉花研究所马雄风研究员为该论文共同通讯作者，甘肃农业大学王彩香副研究员和硕士研究生刘娟娟为该论文共同第一作者，甘肃农业大学杨德龙教授、新疆农垦科学院棉花研究所马麒副研究员也参与了该项研究工作。该研究得到了国家自然科学基金、甘肃省自然科学基金和甘肃省教育厅博士基金等项目的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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