《棉花纖維-種子協同改良的分子基礎》是依託西南大學，由裴炎擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：棉花纖維-種子協同改良的分子基礎
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：裴炎
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
棉花是重要的天然纖維作物，同時其種子也是重要的油脂與蛋白來源。研究表明，棉花衣分和產量的增加，往往伴隨著種子重量的減小。犧牲種子重量換取纖維產量的結果反過來限制了纖維產量的進一步提高，也不利於棉花種子的綜合利用和提高種子質量。棉花纖維是從胚珠外表皮發育而來，但目前有關棉花纖維和種子發育相互關係的分子基礎知之甚少。課題組利用激素合成與傳導基因改良棉花纖維品質與產量的研究，取得重要進展，獲得了纖維產量和品質得到顯著改良的轉基因棉花，以及大批纖維和種子發生改變的遺傳材料。在此基礎上，課題將棉花種子和纖維發育的分子機理和基因調控有機地結合起來，深入研究影響棉花纖維和種子發育重要基因的功能、以及種子和纖維在發育過程中相互影響的分子基礎，探索促進棉花纖維-種子協調發育的新策略。本研究將為實現棉花纖維和種子的高產、優質栽培與育種提供新思路和新材料。
結題摘要
本項目重點研究了植物激素、糖的轉運和脂類合成與代謝對棉花纖維與種子發育的影響。在此基礎上，提出通過調控激素的合成代謝以及“碳流”方向提高棉花纖維和種子產量的策略。重要進展如下：①研究了重要植物激素在棉花纖維和胚珠發育過程中的動態變化，發現PIN3在纖維細胞IAA積累中的重要作用，闡明了細胞分裂素CKs通過抑制PIN的表達干擾IAA在胚珠表皮細胞積累的機理；②在棉花中建立起Ca2+和pH的Biosensor系統，觀察了纖維細胞起始前後的Ca2+和pH動態變化；③揭示了絲氨酸蛋白酶SCFSP加工肽激素RALF調控纖維細胞起始和伸長的機理，提出了SCFSP-RALF-FER-AHA2途徑和Ca2+調控細胞內外pH，形成纖維和非纖維細胞的pH差異、促進IAA向纖維細胞積累的工作模型；④通過抑制細胞分裂素氧化酶適度提高內源細胞分裂素水平，抑制葉片衰老，提高了棉花的種子產量。疊合促進纖維細胞起始的FBP7::iaaM和增加種子產量的GhCKX-RNAi，可以進一步提高棉花種子和纖維產量，同時改進了纖維細度；⑤發現表達解脂耶羅威亞酵母YlDGAT2轉基因提高了棉花的生物量和產量以及抗蟲性，進而揭示了YlDGAT2通過改變了葉片游離脂肪酸的組分，增強JA的生物合成、繼而促進澱粉合成和表皮毛形成、提高光合效率和抗蟲性的分子機理；⑥發現脂肪酸延伸酶GhFLAE在調節膜透性、促進糖轉運方面的重要功能；⑦研究了不同糖轉運蛋白在棉花纖維和種子發育中的功能，探索了通過定向調控糖轉運蛋白促進光合產物向纖維和種子累積的途徑與方法；⑧獲得纖維和種子性狀明顯變化的新材料25份，其中纖維-種子產量同步改良轉基因新材料12份。項目完成了研究計畫，實現了預期目標。目前已發表研究論文6篇，尚有7-9篇論文待發表。申請專利9項，其中授權5項，獲重慶市自然科學一等獎一項。通過科學研究，項目在人才培養也取得豐碩成果。
