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棉花株型相关基因的发掘和调控机制实现棉花株型改良

2021.6.01

  棉花是世界上重要的纤维和油料作物。我国是世界棉花生产、消费和进口第一大国,棉花在国民经济中发挥重要作用。株型是影响棉花机械化和产量的关键因素。棉花为多年生,无限生长,其侧枝较长,株型松散,不利于单产提高和机械化采摘。棉花株型相关基因的发掘和调控机制的解析是实现棉花株型改良的重要途径。

  中国农业科学院棉花研究所李付广和杨作仁团队在The Crop Journal在线发表了题为“The bHLH transcription factor GhPAS1 mediates BR signaling to regulate plant development and architecture in cotton”的研究论文。

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  研究团队前期利用FOX-hunting系统从棉花中发掘到一个能够恢复拟南芥bri1-5突变体矮化紧凑表型的基因GhPAS1 (PAGODA1 SUPPRESSOR 1)。研究发现,GhPAS1属于bHLH转录因子,GhPAS1过表达能够显著促进转基因植株的生长,提高植株的生物量;转基因植株对油菜素内酯合成抑制剂BRZ (Brassinazole) 处理的敏感性减弱。GhPAS1过表达能够部分恢复棉花BR缺陷型突变体pag1的矮化表型,表明该基因是BR信号途径的正向调控因子。在陆地棉ZM24中沉默GhPAS1基因显著抑制了植株的生长发育,并极大地改变了棉花的株型结构,主要表现为植株的株高降低、果枝数目减少、果枝长度缩短和棉铃数目减少,这进一步表明GhPAS1基因在棉花株型建成中发挥重要作用。该基因的发掘为解析植物激素BR调控棉花株型建成的机制和棉花株型改良奠定了良好的基础。

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  图 1 陆地棉GhPAS1沉默显著抑制植株生长发育,改变株型结构


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