实验室李付广研究员团队揭示油菜素内酯（BR）调控棉花纤维伸长新机制

作者：棉花生物学国家重点实验室 日期：2023-03-10 访问量：

实验室李付广研究员团队揭示了油菜素内酯（BR）通过调控棉花纤维内源超长链脂肪酸（VLCFA）的合成，调节纤维伸长的分子机制。该研究阐明了BR和VLCFA在调控纤维伸长方面的关系及其分子机理，对棉花纤维品质的遗传改良具有指导意义。相关研究成果以“Brassinosteroids regulate cotton fiber elongation by modulating very-long-chain fatty acid biosynthesis”为题在线发表在中科院1区TOP期刊《Plant Cell》（IF="12.085）上。

棉花是世界上最重要的天然纤维作物，棉纤维细胞是植物中最长的单细胞之一，为研究细胞伸长提供了理想的模型。已有研究表明，BR作为一种植物激素，在调节纤维伸长方面发挥重要作用，并且BR在棉花生产中已广泛应用。VLCFA是细胞内含有20个碳及以上的脂肪酸，体外添加VLCFA促进纤维伸长。但BR和VLCFA在调控纤维伸长方面的关系及其作用机制尚不清楚。

该研究通过检测BR功能缺失型突变体pag1纤维中VLCFA含量，发现BR缺失造成VLCFA含量下降，并且VLCFA合成途径关键限速酶GhKCSs家族中多个成员在pag1纤维中表达量下调，其中GhKCS10_At下调最显著。胚珠离体培养表明BR位于VLCFA的上游发挥作用。本团队之前研究证明GhBES1.4是BR信号通路核心转录因子，该研究创制了GhBES1.4以及GhKCS10_At过量表达和RNAi沉默的棉花材料，发现GhBES1.4和GhKCS10_At均通过提高纤维中VLCFA含量促进纤维伸长。体内外一系列生化实验证实GhBES1.4可以结合到GhKCS10_At启动子区域的BR响应元件（BRREs）上，进而调控GhKCS10_At表达，表明GhKCS10_At是GhBES1.4的靶标基因。分别将GhBES1.4 -OE和GhKCS10_At-RNAi以及GhBES1.4-RNAi和GhKCS10_At -OE棉花材料进行杂交，从遗传学上证实GhKCS10_At位于GhBES1.4下游。综上，该研究阐明了BR通过其核心转录因子GhBES1调控GhKCSs介导的VLCFA的合成，最终促进纤维伸长的分子机制。研究结果为解析BR调控棉花纤维伸长机制提供了新思路。

中棉所李付广研究员为该论文通讯作者，中棉所杨作仁研究员、郑州大学农学院刘钊助理研究员、中棉所葛晓阳副研究员为该论文共同第一作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金创新群体、河南省自然科学基金和新疆维吾尔自治区自然科学基金的资助。

原文连接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koad060/7067278?searchresult=1

BR通过影响VLCFA合成调控棉纤维伸长模型