記者21日從中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所獲悉,，該所馬雄風(fēng)研究員團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了首個(gè)結(jié)合單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組,、空間轉(zhuǎn)錄組及空間代謝組的棉花纖維起始發(fā)育圖譜，利用該圖譜可識(shí)別棉花關(guān)鍵基因的表達(dá)模式及其與代謝途徑的關(guān)系,，剖析纖維發(fā)育過(guò)程中的核心調(diào)控機(jī)制,，為進(jìn)一步改良棉花纖維品質(zhì)、提高纖維產(chǎn)量提供了新思路,。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際知名期刊《自然·通訊》上,。

　　棉花是紡織工業(yè)的主要原料。棉花纖維是由種子外表皮表面的單細(xì)胞發(fā)育而來(lái),，在種子發(fā)育的早期階段,，約有25%的胚珠表皮細(xì)胞分化成棉絮纖維，并要經(jīng)歷四個(gè)不同的階段,，即起始階段,、伸長(zhǎng)和初生壁形成階段、次生壁增厚階段,、纖維成熟階段,。前兩個(gè)階段決定了每個(gè)種子產(chǎn)生的纖維數(shù)量和長(zhǎng)度，將直接影響最終棉花纖維產(chǎn)量;后兩個(gè)階段與細(xì)胞壁增厚相關(guān),，決定了纖維強(qiáng)度和細(xì)度,，并將直接影響最終的棉花纖維品質(zhì)。

　　然而,，決定上述發(fā)育階段的調(diào)控機(jī)制在很大程度上仍然未知,。因此,，解析決定細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)以及調(diào)控棉纖維起始、延伸的機(jī)制,，將為提高棉花纖維產(chǎn)量和品質(zhì)提供新途徑,。

　　研究團(tuán)隊(duì)以陸地棉標(biāo)準(zhǔn)系TM-1為研究材料，繪制了棉花纖維早期發(fā)育的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜,、空間轉(zhuǎn)錄組圖譜以及空間代謝組圖譜,，構(gòu)建了一個(gè)多層次的棉花纖維起始發(fā)育的動(dòng)態(tài)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，不僅能以高分辨率捕捉纖維細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中的基因表達(dá)模式,，還能揭示與基因表達(dá)密切相關(guān)的代謝變化,，填補(bǔ)了目前在纖維細(xì)胞發(fā)育研究中的技術(shù)空白。

　　據(jù)介紹,，團(tuán)隊(duì)通過(guò)進(jìn)一步多組學(xué)聯(lián)合分析,，鑒定到一批調(diào)控棉花纖維起始發(fā)育的關(guān)鍵基因，并選擇了其中的一些基因進(jìn)行功能驗(yàn)證,，發(fā)現(xiàn)BEE3基因在調(diào)控纖維起始發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用,，該基因的超表達(dá)可以顯著促進(jìn)胚珠表皮細(xì)胞發(fā)育為纖維細(xì)胞。

　　目前,，團(tuán)隊(duì)正在高衣分材料中棉113中,，對(duì)該基因的功能機(jī)制進(jìn)行遺傳解析，發(fā)掘優(yōu)異等位變異,，以期為高衣分棉花品種培育開(kāi)發(fā)有價(jià)值的分子標(biāo)記,。而棉花纖維起始發(fā)育過(guò)程中的單細(xì)胞組學(xué)數(shù)據(jù)、空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)等都已進(jìn)行了共享,。(記者 李禾)

編輯：周大為