彩色棉是一类在纤维中具有天然色素积累并呈色的棉花，绿色棉和棕色棉是目前种植和应用最为广泛的两大天然彩色棉色系。绿色棉纤维产量低，品质差，尤其纤维断裂比强度普遍较低（绿色棉20-26 cN/tex，白色棉 >30 cN/tex）。而绿色棉着色色素的组分以及呈色的分子机理尚不明确，导致现已育成的绿色棉品种，其纤维的产量以及品质均未得到有效的提升，研制阻碍了绿色棉在纺织生产上的应用。
近日，西南大学生物技术中心 肖月华研究员团队和农学与生物科技学院 张正圣教授团队合作在 Industrial Crops and Products杂志发表了题为“ Cotton green fiber promotes suberin synthesis interfering cellulose deposition in the secondary cell wall”的研究论文。
该研究鉴定并克隆了绿色纤维基因 Lg（Green Fiber），其在绿色纤维的次生壁时期特异高水平表达并编码一个R2R3-MYB转录因子，能显著激活木栓质途径的相关基因，并促进木栓质在纤维中沉积。但是木栓质在纤维中的积累会影响纤维素在纤维中的沉积，导致绿色纤维的产量和品质下降。揭示了限制绿色棉在生产上应用的重要原因。该研究主要基于图位克隆的方法对绿色纤维基因Lg进行了精细定位和对比克隆。以白色棉J14作为受体材料，将pFbL2A驱动的Lg基因引入，转基因后代（FLgT）的成熟纤维均呈绿色，且纤维的产量和品质与天然绿色棉相似。进一步利用转录组测序、双荧光素酶实验、凝胶迁移实验等，对Lg的功能进行分析，发现Lg主要调控木栓质途径的相关基因，并促使木栓质在纤维中积累。超微结构切片分析发现转基因绿色纤维中具有明显的木栓质片层结构，细胞壁的厚度显著下降。GC-MS和纤维素含量分析表明，绿色纤维中沉积的木栓质会明显影响纤维素的积累，最终导致绿色纤维的细胞壁厚度变薄，进而影响到了绿色纤维的生物产量以及品质。
图、Lg转基因棉花纤维表型以及木栓质沉积对纤维素积累的影响
西南大学生物技术中心博士研究生 陈忠为论文第一作者，西南大学生物技术中心博士研究生 李耀华以及农学与生物科技学院 滕中华副教授为共同第一作者， 肖月华研究员和 张正圣教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金以及重庆市自然科学基金的资助。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2023.116346
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