发布日期：2023-03-08浏览次数：370来源：蓝景科信
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。油菜素内酯（BR）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。超长链脂肪酸（VLCFA）是细胞内含有20个碳及以上的脂肪酸，体外添加VLCFA能够促进纤维伸长。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。
中国农业科学院棉花研究所李付广团队前期使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq)技术鉴定了陆地棉中BR信号通路核心转录因子GhBES1.4的靶基因，并通过多组学联合分析构建了GhBES1.4介导的BR调控棉纤维伸长的信号网络。DAP-seq结果显示，GhKCSs家族的一些成员是GhBES1.4的靶基因。进一步结合转录组测序数据发现，GhKCSs家族中的5个基因在GhBES1.4-OE和GhBES1.4-RNAi棉花材料中表现出表达量的显著改变（Plant Physiology, kiac590, https://doi.org/10.1093/plphys/kiac590）。
该团队的最新研究成果阐明了GhBES1.4通过调控GhKCS10_At的表达，参与棉纤维伸长的分子机制。该成果于2023年3月2日发表在Plant Cell（IF=12.085）上，题为“Brassinosteroids regulate cotton fiber elongation by modulating very-long-chain fatty acid biosynthesis”。该研究揭示了BR通过调控棉花纤维内源VLCFA的合成，调节纤维伸长的分子机制，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。
图1. GhKCS10_At是GhBES1.4的直接靶基因
EMSA、Bio-layer interferometry、ChIP、Luc实验结果表明GhBES1.4能够结合到GhKCS10_At基因启动子区域的BBRE元件上，这些结果进一步验证了DAP-seq的结论。
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的靶基因。遗传学实验也证实了GhKCS10_At位于GhBES1.4的下游。综上所述，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。
图2. BR通过影响VLCFA合成调控棉纤维伸长的模型
在BR存在的情况下，BR信号通路中的关键转录因子GhBES1移动到细胞核，直接与GhKCSs的BRRE结合并激活其表达。编码VLCFAs生物合成限速酶GhKCSs的高表达，增加内源性VLCFAs含量，进而促进纤维伸长。
原文链接：
1. Liu L, Chen G, Li S, Gu Y, Lu L, Qanmber G, Mendu V, Liu Z, Li F, Yang Z., A brassinosteroid transcriptional regulatory network participates in regulating fiber elongation in cotton, Plant Physiology, 2022; kiac590, https://doi.org/10.1093/plphys/kiac590
2. Yang Z, Liu Z, Ge X, Lu L, Qin W, Qanmber G, Liu L, Wang Z, Li F, Brassinosteroids regulate cotton fiber elongation by modulating very-long-chain fatty acid biosynthesis, The Plant Cell, 2023; koad060, https://doi.org/10.1093/plcell/koad060
