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肖光辉教授团队在生长素和赤霉素协同调控棉纤维发育领域取得重要研究进展
作者:          发布时间:2022-01-03     阅读:

    植物激素在植物生长发育调控中发挥重要作用,同时,植物激素间通过复杂的调控网络参与植物生长发育。棉花是最重要的纺织纤维和油料作物,棉纤维也是研究细胞伸长、多倍体化和细胞壁生物合成的极好模型系统。据报道,生长素和赤霉素均能促进棉花纤维发育。然而,生长素和赤霉素在调控棉纤维发育方面是否存在互作,目前并不清楚。

2022年1月2日,我院肖光辉教授在国际知名杂志Plant Biotechnology Journal发表题为Auxin promotes fiber elongation by enhancing gibberellic acid biosynthesis in cotton”的研究文章,揭示了生长素通过促进赤霉素生物合成调控棉纤维生长发育。

在本研究中,作者首先发现生长素作用于赤霉素的上游。外源施用生长素或赤霉素均可促进棉花纤维伸长;外源施加生长素抑制剂NPA(N-1-naphthylphtha-lamic acid) 或赤霉素抑制剂PAC (paclobutrazol),棉纤维伸长显著被抑制;赤霉素成功恢复生长素抑制剂对棉纤维伸长的抑制作用,但生长素不能恢复赤霉素抑制剂对棉纤维伸长的抑制。此外,生长素处理棉纤维后,赤霉素含量显著增加,而生长素抑制剂处理棉纤维后,赤霉素含量明显降低。以上结果表明生长素促进棉花中赤霉素的生物合成。

生长素通过生长素响应因子ARF,结合下游基因启动子上生长素响应顺式作用元件AuxRE调控下游基因转录。肖光辉教授课题组先前研究发现,棉花GhARF18调控棉纤维生长发育。本研究中,作者发现过表达GhARF18导致棉纤维长度显著增加,而敲除GhARF18显著降低棉纤维长度。同时,作者还发现GhARF18通过直接结合赤霉素合成基因GhGA3OX4DGhGA20OX1D-2启动子区AuxRE元件,正调控这两个赤霉素合成基因的表达。另外,在棉花中过表达GhGA3OX4DGhGA20OX1D-2显著增加纤维中赤霉素含量及纤维长度。

综上所述,本研究发现生长素通过生长素响应因子GhARF18,正调控两个赤霉素合成基因(GhGA3OX4DGhGA20OX1D-2)的表达,促进赤霉素的生物合成,调控棉纤维伸长发育。

Plant Biotechnology Journal是植物学主流学术期刊,2020年影响因子为9.803,在植物学专业杂志排名第五,在农艺与作物学科中排名第一。我院肖光辉教授为论文通讯作者,我院博士后竺丽萍及在读硕士研究生江斌为论文共同第一作者。陕西师范大学论文第一单位且为唯一署名单位。