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秦咏梅副教授和朱玉贤教授领导的课题组在棉纤维伸长机制研究领域取得重要进展

日期: 2008-06-16

     永利官网朱玉贤教授领导的课题组与芬兰奥鲁大学Kalervo Hiltunen教授合作在棉花纤维伸长机制方面的研究取得新进展,其研究成果发表在2007年11月出版的Plant Cell上(Yong-Mei Qin, Chun-Yang Hu, Yu Pang, Alexander J. Kastaniotis, J. Kalervo Hiltunen and Yu-Xian Zhu. Saturated very-long-chain fatty acids promote cotton fiber and Arabidopsis cell elongation by activating ethylene biosynthesis. The Plant Cell, 19, 3692-3704, 2007)。这是该实验室在鉴定大量纤维细胞伸长相关基因,发现乙烯合成是棉纤维伸长过程中最显著上调的代谢途径(The Plant Cell, 18, 651-664, 2006)的基础上取得的又一重要研究进展。

      该实验室首先以纺织工业中应用最广泛的陆地棉为材料分离得到了12,233个独立棉花cDNA克隆(基因),借助cDNA的微阵列芯片高通量的检测技术将这些基因PCR扩增并点制cDNA微阵列,以纤维伸长不同时期的野生型和突变体棉花RNA为材料获得了纤维伸长时期的基因表达谱,应用KOBAS软件对在纤维伸长时期高表达的基因进行分析,结果表明有12个代谢途径在棉纤维中显著上调。超长链脂肪酸(碳链长度超过18的脂肪酸, VLCFA)延伸途径是其中的一条重要上调途径。一般认为在植物体内,VLCFA是合成植物表皮蜡质、软木脂、种子内储存的三脂酰甘油及细胞中鞘脂的前体物质。VLCFA延伸酶是一个复合酶体系,由3-酮脂酰-CoA合酶(KCS)、3-酮脂酰-CoA还原酶、3-羟脂酰-CoA脱水酶及烯酰-CoA还原酶组成。该课题组极具创意地将饱和VLCFA加入到棉花胚珠的体外培养体系中, 发现VLCFA能够明显促进纤维细胞的伸长,而碳链长度为14-18的饱和脂肪酸没有此作用;KCS抑制剂明显抑制纤维伸长,这种抑制效应能够显著地被 VLCFA或乙烯回复。GC-MS/LC-MS分析技术证明纤维伸长或抑制作用与VLCFA或KCS抑制剂随时间被摄入植物组织内的浓度直接相关。 VLCFA不仅促进棉纤维发育,而且还能促进拟南芥茎细胞伸长,结果表明VLCFA通过激活乙烯合成途径而促进植物细胞伸长发育。这是关于VLCFA可能作为植物信号分子的首次报道,对于VLCFA如何调控植物发育的进一步研究具有重要意义。