PBJ | 中国农业科学院棉花研究所揭示表达新等位基因动态调控棉花纤维长度的分子机理

陆地棉和海岛棉是棉花的两个主栽四倍体棉种，并被广泛用于种间杂交以选育长纤维棉花材料。然而，陆海棉花种间杂交产生的表达新等位基因（expression new alleles，ENA）对于棉花纤维长度的调控机理仍不清楚。

近日，中国农业科学院棉花研究所利用陆地棉 中36和海岛棉 海7124为亲本构建的高世代种间回交自交系群体（191 BILs）开展基因组重测序分析及47个BILs纤维发育5，10和15天的转录组数据分析，鉴定出潜在影响纤维长度的ENAs并构建纤维伸长相关基因的动态调控网络。相关成果以”Expressed- genes and their new alleles identification during fibre elongation reveal the genetic factors underlying improvements of fibre length in cotton” 为标题发表在Plant Biotechnology Journal上。

该研究对发育纤维中的35,420个表达基因序列进行分析，共鉴定10,366个ENAs。分析发现ENAs在子代中的积累促进其分化并显著影响纤维长度。总的来说，在开花后5-15天的纤维中鉴定到1,056-1,255个ENAs在一些BILs中表现超亲表达，其中有520个ENAs位于调控纤维长度QTLs中。经鉴定发现，重组后的GhFLA9等位基因对纤维长度的影响大于亲本CRI36的等位基因（图1）。利用ENA标记，研究人员鉴定出3个新的控制纤维长度的QTLs；同时纤维表达基因eQTL分析发现，在开花后5，10和15天，分别鉴定到1,286，1,089和1,059表达基因与纤维长度性状共定位。利用以上纤维伸长相关基因构建其动态表达调控网络，共鉴定到7个时空特异调控表达基因簇及105个候选基因（图2）。最后研究者还利用CRISPR-cas9系统验证了GhMAH1 （Ghir_D10G011050）参与棉纤维伸长。

该研究通过对棉花陆海群体纤维快速伸长过程中的ENAs进行系统分析及表达基因的调控网络构建为解析纤维长度变异提供了新思路。

中国农业科学院棉花研究所博士后马建江为该论文的第一作者，博士裴文锋和北京诺禾致源生物信息技术公司技术总监姜亚菲为共同第一作者。中国农业科学院棉花研究所于霁雯研究员，吴建勇研究员和新墨西哥州立大学的张金发教授为论文的通讯作者。该项研究得到国家自然科学基金创新群体、棉花生物学国家重点实验室基本科研、新疆自治区自然科学基金项目的支持。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pbi.13874

转自：植物生物技术Pbj

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