郑州大学院长团队发表《Nature》大子刊、在顶级期刊(IF=13)再获进展,首次阐明棉花纤维伸长的双层遗传调控机制
- 2026-02-26 01:58:00
近日，郑州大学农业与生物制造学院李付广研究员团队在棉花纤维发育机制研究方面取得重要突破。该团队首次在群体水平上综合运用多组学策略，系统揭示了转录调控与转录后可变剪接在棉花纤维伸长过程中的遗传作用机制，不仅深化了对棉纤维发育分子基础的理解，也为未来棉花的分子育种和性状改良提供了全新的思路与宝贵的基因资源。相关成果以“Independent component analysis deciphers the genetic basis of cotton fiber elongation through eQTLs and sQTLs”为题，发表于国际知名期刊《Journal of Advanced Research》。近日，该团队还在《Nature Genetics》上发表了题为Graph pan-genome illuminates evolutionary trajectories and agronomic trait architecture in allotetraploid cotton的相关研究成果。点击阅读：
郑州大学院长、杰青团队在《Nature》大子刊（IF=37.4）再获重要进展，62个隐藏位点首次曝光！棉花高产抗病有望精准设计
棉花作为全球最重要的天然纤维来源和关键经济作物，其纤维长度、品质及产量直接关系到纺织品性能与产业竞争力。因此，深入解析纤维发育的调控网络，一直是提升棉花品质、增强产业优势的核心科学问题。在此背景下，研究团队基于1410份棉花自然群体，在纤维发育的关键阶段——开花后第5天和第10天，开展了大规模转录组测序，分别鉴定出50,501个和53,211个可变剪接事件，充分表明可变剪接在棉纤维发育过程中具有广泛而重要的参与。通过整合表达数量性状位点（eQTL）与剪接数量性状位点（sQTL）的全基因组关联分析，研究进一步阐明了基因表达与可变剪接在遗传层面的调控关系：绝大多数eQTL与sQTL在转录和转录后水平上独立发挥作用，仅有少数位点表现出协同调控特征。
为进一步挖掘功能模块，团队引入独立成分分析（ICA）方法，构建了多个与纤维伸长相关的共表达基因模块。其中，模块M103在开花后第10天与纤维长度呈现显著正相关，并在染色体D11上与已知主效纤维长度调控位点FL2实现遗传共定位。功能验证实验确认，该模块中的两个关键转录因子GhMYB16和GhBEE3在纤维细胞伸长过程中扮演核心调控角色。尤为引人注目的是，研究提出了一条新的调控通路模型：油菜素内酯信号通路可以上调GhBEE3的表达，后者进而激活GhMYB16的转录；而GhMYB16的过量表达会促进超长链脂肪酸向蜡质合成的转化，最终抑制纤维细胞的伸长。这一发现不仅丰富了对激素—转录因子—代谢通路级联调控网络的认识，也为精准设计优质棉品种提供了理论依据和靶点基因。
本研究由中国农业科学院棉花研究所与郑州大学农业与生物制造学院合作完成。论文共同第一作者为中棉所在读博士生张明君和郑州大学博士后杨兰；通讯作者为郑州大学棉花生物育种与综合利用团队的杨作仁研究员与杨召恩研究员。
