棉花DELLA蛋白整合激素信號調控纖維生長發育的功能

《棉花DELLA蛋白整合激素信號調控纖維生長發育的功能》是依託西南大學，由肖月華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：棉花DELLA蛋白整合激素信號調控纖維生長發育的功能
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：肖月華
• 依託單位：西南大學

項目摘要

棉花是世界上最重要的纖維作物。植物激素是棉花纖維發育的重要調控因子，上調GA、IAA、BR的合成酶基因能提高相應的內源激素水平、促進棉花纖維生長、改良棉花的產量和品質。DELLA蛋白是GA信號途徑中關鍵的負調控因子，能整合多種激素和環境信號調控植物生長發育。前期研究發現GA、IAA、BR在促進棉花纖維生長的同時，也能顯著上調棉花胚珠和纖維中的DELLA蛋白基因的表達，暗示DELLA蛋白是利用激素合成酶基因改良棉花產量和品質的一個重要限制因素。本項目擬從分子生物學和遺傳學水平全面研究棉花DELLA蛋白整合植物激素信號調控棉花纖維生長發育的功能，揭示以DELLA蛋白為中心的棉花纖維生長發育分子調控網路。項目的完成可為綜合不同激素的正向效應進一步提升棉花纖維產量品質水平奠定理論和材料基礎，為最終闡明棉花纖維生長發育和植物細胞生長調控的分子機制提供實驗證據。

結題摘要

GA是一種重要的植物激素，促進棉花纖維的伸長和次生壁沉積，是棉花纖維產量品質的重要影響因素。DELLA蛋白是GA信號途徑的關鍵負調控因子，GA通過介導DELLA蛋白的降解，解除其對GA反應基因的抑制，促進植物生長發育。在全面鑑定克隆棉花DELLA蛋白編碼基因的基礎上，本項目發現棉花等植物中存在兩大類DELLA蛋白（D1和D2類），兩類蛋白有類似的功能。在棉花中D1類DELLA蛋白表達水平高，是主要GA信號調控因子。轉基因分析表明，在棉花纖維中抑制DELLA蛋白基因的表達，促進纖維發育，提高成熟籽棉衣分；而上調DELLA蛋白使衣分下降，成熟纖維次生壁變薄，馬克隆值降低。轉錄組分析表明，上調DELLA蛋白可能通過推遲纖維次生壁合成的起始最終抑制了次生壁的沉積和發育。通過酵母雙雜交試驗，我們鑑定了一批DELLA互作蛋白，包括乙烯調控關鍵轉錄因子EIN3、植物特異的TCP轉錄因子，以及1個與次生壁合成調控相關的NAC蛋白。EIN3的研究表明，棉花DELLA蛋白可以通過與轉錄因子的互作抑制其轉錄激活作用，進而調控相關基因的表達。我們的研究揭示了以DELLA蛋白為中心的棉花纖維生長發育分子調控網路，為全面闡明GA調控棉花纖維生長發育的分子機制提供了試驗證據，為綜合不同激素的正向效應進一步提升棉花纖維產量和品質的水平奠定理論基礎。