乙烯是一種重要的植物激素。早在20世紀初就發(fā)現(xiàn)其能促進果實成熟。但直至60年代初期從未成熟的果實中檢測出微量乙烯后，才被列為植物激素。其廣泛存在于植物的各種組織、器官中，從種子萌發(fā)到果實成熟、葉片衰老等整個生長周期均發(fā)揮作用。在模式植物中，乙烯代謝通路、生理功能和調(diào)控機制的研究比較透徹。在棉纖維發(fā)育中乙烯也發(fā)揮重要作用，但其代謝通路和作用機制還不是很清楚。近日，鄭州大學農(nóng)學院李付廣研究員團隊通過系統(tǒng)生物信息學分析，鑒定了棉花中乙烯生物合成及信號傳導(dǎo)途徑的關(guān)鍵組分；并系統(tǒng)討論和綜述了乙烯在植物表皮毛發(fā)育中的分子機制，提出了乙烯介導(dǎo)的纖維發(fā)育的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。相關(guān)研究以“Dynamic roles and intricate mechanisms of ethylene in epidermal hair development in Arabidopsis and cotton”為題于2021年12月9日在線發(fā)表于國際知名期刊《新植物學家（New Phytologist）》上。

乙烯廣泛參與植物生長發(fā)育的不同過程，其代謝和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)雜多樣，是棉纖維發(fā)育的重要調(diào)控因子。然而，棉花中乙烯通路關(guān)鍵基因的鑒定和功能驗證進展緩慢，乙烯介導(dǎo)的纖維發(fā)育機理還不清楚。本文中，作者首先總結(jié)乙烯生物合成和信號傳導(dǎo)中主要研究進展。然后系統(tǒng)地鑒定了棉花中乙烯生物合成和信號通路的10個基因家族，共計148個基因。通過對它們保守結(jié)構(gòu)域、基因結(jié)構(gòu)和表達模式的分析，重點討論了在胚珠和（或）纖維發(fā)育過程中優(yōu)勢或特異表達的候選基因；通過總結(jié)乙烯調(diào)控表皮毛和根毛發(fā)育的分子調(diào)控機制和介導(dǎo)棉纖維發(fā)育的研究進展，提出了一個以乙烯為樞紐的棉纖維發(fā)育調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

通過對乙烯調(diào)控不同代謝和生理過程的系統(tǒng)分析，創(chuàng)制了一個整合多組學方法，利用基因工程手段精細調(diào)控棉花中乙烯的時空合成水平（和）或信號強度，精準進行棉花遺傳改良和分子育種的作用模型。

該研究為深入解析乙烯調(diào)控纖維發(fā)育的分子機理和在棉花育種上的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和實際價值。這項工作得到了國家自然科學基金（31690093和32072022）和創(chuàng)新研究群體項目（31621005）的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1111/nph.17901