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来自生物技术中心的研究人员在转基因高产优质棉花研究中取得重要进展，该成果的部分内容最近以“Spatiotemporal manipulation of auxin biosynthesis in cotton ovule epidermal cells enhances fiber yield and quality”为题在线发表在国际生物技术领域顶级期刊《自然—生物技术》（Nature Biotechnology）上。

领导这一研究的是西南大学生物技术中心主任裴炎教授，该研究获得了国家自然科学基金重点项目“利用激素合成与传导基因改良棉花的纤维品质与产量”和“973”项目的资助。

中国是世界上最大的纺织品生产国和消费国，棉花是我国最重要的经济作物之一，在国民经济中具有十分重要的地位。但是，目前国产原棉在数量和质量上已不能满足市场需求，进口原棉数量不断增加，尤其是适纺高档棉纱的优质原棉几乎全部依赖进口。因此，提高棉花产量、改进品质对我国纺织业持续健康发展具有重要意义。然而，我国人口众多，耕地资源有限，粮食生产压力大，不允许单纯通过扩大栽种面积来增加棉花产量，唯一途径是通过育种和栽培手段提高单位面积产量并改善纤维品质。由于种质资源和常规育种技术的限制，棉花品种的产量潜力已开始进入平台期，要实现产量与纤维品质同步提高难度更大，常规育种技术已难以满足需求。

在这篇文章中，裴炎课题组研究人员开展了棉花纤维发育的分子机理及基因工程改良研究。该课题组发现，生长素在开花当天的纤维起始细胞中有高浓度积累，而IAA运输抑制剂处理棉花以及无纤维突变体的胚珠表皮细胞中没有这种高浓度积累，表明高浓度生长素累积是纤维细胞起始所必需的。据此，课题组提出通过定向控制植物激素相关基因的表达，在棉花纤维细胞起始期适度增加胚珠表皮细胞中的IAA浓度，促进纤维细胞起始，进而提高纤维产量的策略。经过多年努力，筛选出适宜的启动子，在上千个转基因棉花株系中获得了纤维产量大幅度提高、同时纤维细度也显著改进的新材料，在棉花高产优质育种上取得重大突破。

生物谷推荐原文出处：

Nature Biotechnology     DOI:10.1038/nbt.1843

Spatiotemporal manipulation of auxin biosynthesis in cotton ovule epidermal cells enhances fiber yield and quality

Mi Zhang; Xuelian Zheng; Shuiqing Song; Qiwei Zeng; Lei Hou; Demou Li; Juan Zhao; Yuan Wei; Xianbi Li; Ming Luo; Yuehua Xiao; Xiaoying Luo; Jinfa Zhang; Chengbin Xiang; Yan Pei

传统育种同时提高棉花纤维产量和品质的能力有限。棉花纤维起始细胞中植物激素吲哚-3-乙酸（IAA）的积累促使我们研究基因工程增加胚珠表皮IAA水平的效果。由矮牵牛MADS盒基因花结合蛋白7（FBP7）启动子驱动的IAA生物合成基因iaaM的靶向表达，在纤维起始阶段增加了棉花胚珠表皮中的IAA水平。这显著增加了绒纤维的数量，并在4年田间试验中得到证实。转基因棉花的衣分（纤维产量的重要组成部分）始终高于非转基因对照，导致皮棉产量增加>15%。纤维细度也显著改善。