Plant Physiology│石河子大学、浙江农林、佐治亚大学联合解析棉花无长绒突变体Li2基因功能

棉花纤维是单细胞，最长可以达到6cm，赋予纺织业上的重要价值。棉花的纤维由长绒（lint）和短绒（fuzz）组成，其发育包含起始、伸长、次生细胞壁合成和成熟4个阶段。纤维发育突变体材料是研究植物单细胞发育机制极好的研究工具。1992年，无长绒突变体 Li 2 在德克萨斯州农业试验站的一个苗圃里被发现以来至今快三十年了，但目前对于 Li 2 的研究主要是基因初定位，差异基因表达及相关代谢产物的鉴定等方面，说明控制 Li 2 突变基因的详细定位及遗传机制是个世界性的难题。

2020年2与26日， Plant Physiology杂志在线发表了题为 “ The Li 2 short fiber mutant locates within a terminal deletion of chromosome 18 ” 的研究论文。该研究首次 将控制 Li 2 突变的基因精细定位，并进行了候选基因的功能验证及机制解析。

研究人员利用陆地棉遗传标准系TM-1背景的 Li 2 突变体和海岛棉Pima S-7杂交F 2 群体，通过不断开发的分子标记，最终将 Li 2 突变基因定位在18号染色体（即D13）短臂 末端的0.4 cM。并且发现紧密连锁的SSR标记SSR7、SSR18、CISP39和gr174F21_4.4在 Li 2 基因型上均表现出显性遗传（图1），推测在18号染色体末端片段缺失引起单倍体不足，即单一功能等位基因不能产生足够的基因产物造成无长绒 Li 2 突变。

该缺失片段约176-221 kb，包含35个基因，进一步利用短纤维的基因组（D和F）和长纤维的基因组（A、At和Dt）分析这些基因序列中的SNP差异，以及基因编码蛋白的功能预测，确定了10个候选基因（图2）。利用qRT-PCR分析基因在纤维不同发育时期的表达，结果表明同野生型相比，10个基因在 Li 2 突变体均明显下调表达。

进一步利用VIGS技术分别将10个基因一一沉默，发现其中编码糖基转移酶的两个基因的VIGS植株（ TRV2: GhUGT87A1-D1a和TRV2: GhUGT87A2）的纤维长度明显变短，并且这两个基因在纤维发育的起始和延伸时期，在 Li 2 突变体中的表达显著下调。

总之，该研究表明棉花 Li 2 显性突变主要由两个糖基转移酶家族基因引起的，但一组周围的基因在表达上显示出相应的变化，研究结果为“棉纤维发育的QTL由功能多样但协同调控、紧密排列在一起的一组基因构成”的观点提供了证据；为纤维的生长和发育的机制提供了新的见解。