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晋鹏

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[交流] [优秀文章推荐]南农揭示调控棉纤维发育起始的“开关”

棉花是世界最重要的经济作物，棉纤维是纺织工业最主要的原料。纤维是胚珠外珠被单个表皮细胞分化发育而成的表皮毛，可以分为长绒纤维和短绒纤维两种。其中，长绒纤维是纺织原材料，具有重要的经济价值。通过配置庞大的分离群体，首次图位克隆出控制长绒纤维起始分化基因为MYB-MIXTA like transcription factor (MML) (GhMML4_D12)。
病毒诱导的基因沉默（VIGS）或降低n2NSM植株中GhMML4_D12基因的表达导致表皮细胞突起和棉纤维产量的显著降低。GhMML4_D12与GhMML3串联，GhMML3是另一个MIXTA基因，其与短绒纤维的发育有关。这两个密切相关的MIXTA基因分别与长绒纤维和短绒纤维的起始有关。它们可能调控不同类型细胞的同一代谢途径。

MIXTA进化于锦葵科，并产生了一个调控表皮细胞分化的锦葵科特异的基因家族，其与调控叶表皮毛发育的基因家族不同。棉花已形成一个独特的纤维发育转录调控网络。对调控纤维生长发育的目标基因进行鉴定与功能研究有利于探明棉花纤维发育的分子机制，从而诱导更多的表皮细胞发育成长绒纤维来提高长绒纤维产量。

棉花富含纤维素的成熟纤维，是天然纺织品的最大来源。通过图位克隆策略，我们分离的一个重要的工业棉纤维发育基因，编码一个MYB类转录因子（MML）混合染色体D12（GhMML4_D12）。病毒诱导的基因沉默或减少在n2nsm植物GhMML4_D12基因的表达导致表皮细胞突起和皮棉生产纤维明显减少。GhMML4_D12串列与GhMML3，另一个混合基因负责起毛纤维的发展。

“这两个非常密切相关的基因直接混合纤维初始生产在两个特化的细胞形态：纤维和短绒纤维。它们可能控制不同细胞类型的代谢途径。在Malvaceae的mixtas扩大它们的进化过程中，产生一个特定的家庭，锦葵科调节表皮细胞的分化，不同基因家族的调控叶毛腺毛发育。”
“棉花已经开发出一种独特的纤维发育转录调控网络。对调控纤维生产的目标基因的特性提供了关于棉花纤维发育的分子机制的见解，并允许基因工程通过诱导更多的表皮细胞发展成皮棉而不是绒毛纤维来增加皮棉产量。”

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