3月17日,记者从华中农业大学得悉,该校棉花遗传改进团队在世界植物学杂志《植物生理学》上刊发了最新研讨论文,解析了一个海岛棉和陆地棉种间杂交取得的赤色植株突变体的遗传机制,并使用纤维特异启动子将该基因在纤维中特异表达,取得棕色纤维棉花。这项研讨赋能一个一般基因,使其发挥“特别”功用,拓荒一个发明五颜六色棉花的新途径。
棉花作为最主要的天然纤维质料,五颜六色棉是纤维与色素结合体。天然彩棉能够大大削减印染过程中能源消耗与环境污染,在碳中和大布景下,与绿色节能的出产、消费理念愈加符合,也是拓宽棉花工业价值的重要方向。
现在,天然彩棉以棕色和绿色为主,拓宽新的五颜六色棉种质资源是培养五颜六色棉新品种亟待解决的问题。
据介绍,在试验室前期研讨中,研讨人员在海岛棉3-79与陆地棉E22杂交子孙中发现了一个红株突变体。突变体全株出现紫赤色,但老练纤维仍旧坚持正常白色。经过9代接连自交后,得到纯合突变体(ReS9)。
研讨团队使用ReS9与E22构建含1899株F2隐性单株的集体,经过图位克隆,将候选基因锁定在D07(D亚基因组上第7号染色体)号染色体上。经过代谢途径分析,表达量检测与TA克隆,终究确认候选基由于MYB113类的转录因子,命名为Re。
该研讨使用35S(基因的启动子)启动子驱动Re转化Jin668,在组织培养各个时期均观察到显着的花青素堆集,得到叶片不同程度赤色转化系,但终究老练的纤维仍旧为白色。
套袋试验证明突变体中Re的表达受天然光的诱导。使用突变体、35S启动子超表达系以及纤维特异表达系在天然光和温室两种条件下的转录组数据,研讨团队构建了陆地棉中参加色素代谢的中心基因集,并开始构建Re参加的色素代谢网路。
该研讨团队发现,PIF4可能是Re呼应天然光的因子,Re能够直接调理类黄酮代谢途径下流ANS和UFGT的表达,从而影响PA与花青素堆集。
经过纤维特异表达启动子GbEXPA2的驱动,研讨团队成功取得在开花后5至10天的纤维中高量特异表达Re的转化资料,并取得植株正常绿色而发育中的纤维呈紫赤色的转化系。
跟着纤维发育,紫赤色逐步变浅,终究老练纤维出现出不同程度深浅的棕色。经过查验测验纤维华夏花色素(PA)与花青素的含量后发现,PA的很多堆集是老练纤维呈棕色的主要原因。
该试验成果为彩棉研讨供给了新思路,为创制更多色彩的棉花纤维奠定根底。怎么样坚持花青素在纤维中安稳堆集,以及和谐PA等其它代谢物的堆集,可能是创制五颜六色纤维棉花的突破口。
据悉,该校作物遗传改进团队林忠旭教授为上述论文通讯作者,博士生汪念为榜首作者,团队带头人张献龙教授参加了该研讨,团队涂礼莉教授供给纤维特异启动子。本研讨遭到国家转基因生物育种严重专项赞助。
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