南京农业大学Nature子刊发布遗传学新成果

　　

生物通报道  来自南京农业大学、中科院上海生命科学研究院的研究人员，在新研究中揭示出了棉花腺毛（glandular trichome）形成的遗传基础。这项研究工作发布在1月22日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

南京农业大学的张天真（Tian-Zhen Zhang）教授，与中科院上海生命科学研究院院长、中科院院士陈晓亚（Xiao-Ya Chen）是这篇论文的共同通讯作者。张天真教授的主要研究方向包括种质创新、杂种优势利用、基因组学和分子育种的研究。陈晓亚院士长期从事植物次生代谢、植物抗虫和棉纤维发育研究。

立即索取FluoVolt荧光探针的更多资料

毛状体（Trichomes）是一种起源于表皮细胞的特化结构，可以分为两大类：腺毛与非腺毛。腺毛最显著的特征是，它们具有独特的能力合成、储存及有时分泌多种代谢物，包括多糖、有机酸、蛋白质、萜类化合物（例如抗疟药物青蒿素）、生物碱和多酚类。这些化学物赋予了植物一种独特的气味，这一天然屏障可保护植物对抗食草性昆虫及病原体，或是具有巨大的商业价值成为药物、香料、食物添加剂和杀虫剂。因此，腺毛被描述为是生成高价值天然产物如精油、树脂和树胶的生物工厂。尽管研究人员已对腺毛的发育与精细结构，以及与合成、储存和分泌的化合物相关的生理和分子代谢开展了广泛地研究，当前对于腺毛发育的潜在遗传学仍几乎一无所知。

在这篇文章中，研究人员利用一种显性无腺体突变体确定了GoPGF的特征。GoPGF编码了一种包含碱性环-螺旋-环结构域的转录因子，研究人员认为其是腺体形成的一个正调控因子。沉默GoPGF可导致完全无腺体表型。他们在双隐性无腺体突变体(gl2gl3)的GoPGF中发现了一个单核苷酸插入，其导入了一个提前终止密码子。确定GoPGF的特征帮助揭示出了腺样结构生物发生的调控网络，对于认识腺体中次生代谢物的生成具有重要意义。它还为生成无腺体棉籽和有酚棉不仅供应纤维和油，并提供一种人类食用蛋白质的来源奠定了潜在的分子基础。

张天真教授近年在棉花研究中取得大量重要的研究成果。2014年11月，他与陈晓亚院士合作证实一种叫做GhHOX3的同源异型转录因子控制了棉花纤维伸长。这一研究发现发表在11月21日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上（延伸阅读：南京农大、中科院Nature Communications发现重要调控因子 ）。

2015年4月，张天真教授与南京农业大学的郭旺珍教授，与德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家们合作，绘制出了一张最精确的美国棉花序列草图，并将很快构建出更为详细的、操控这一复杂棉花基因组的图谱。他们的研究发现有可能帮助培育出在质量上可媲美豪华埃及棉的廉价美国棉花，并帮助开发出一些减少杀虫剂使用以及节约水资源的作物。他们在《自然生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上描述了这一新的基因组序列草图（延伸阅读：南京农业大学Nature子刊发布新基因组序列草图）。

2015年5月，张天真教授课题组利用新一代测序和SNP基因分型方法，构建了四倍体棉花的高密度遗传图谱，并表征了四倍体棉花基因组的结构变异。这一研究成果刊登在国际知名期刊《Genome Biology》（延伸阅读：南京农大棉花遗传育种研究发权威期刊 ）。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Genetic basis for glandular trichome formation in cotton

Trichomes originate from epidermal cells and can be classified as either glandular or non-glandular. Gossypium species are characterized by the presence of small and darkly pigmented lysigenous glands that contain large amounts of gossypol. Here, using a dominant glandless mutant, we characterize GoPGF, which encodes a basic helix-loop-helix domain-containing transcription factor, that we propose is a positive regulator of gland formation. Silencing GoPGF leads to a completely glandless phenotype. A single nucleotide insertion in GoPGF, introducing a premature stop codon is found in the duplicate recessive glandless mutant (gl2gl3). The characterization of GoPGF helps to unravel the regulatory network of glandular structure biogenesis, and has implications for understanding the production of secondary metabolites in glands. It also provides a potential molecular basis to generate glandless seed and glanded cotton to not only supply fibre and oil but also provide a source of protein for human consumption.

作者简介：

张天真

1986.03-1988.11 南京农业大学农学院助教 1988.12-1992.06南京农业大学农学院讲师 1992.07-1994.11 南京农业大学农学院副教授 1992.09-1993.09 德国鲁尔大学农业生物技术博士后 1994.12-今 南京农业大学农学院教授 1997.05-今 南京农业大学农学院教授，博士生导师 2002.4-今 南京农业大学国家重点实验室主任 国内外重要学术兼职： 2003.02至今 国际棉花基因组计划(ICGI) 协调委员会委员兼结构基因组研究工作组主席 2002.02至今 ICGI国际研讨会国际组委会委员 2006.09至今 江苏省遗传学会理事长 2001.08至今 中国棉花学会副理事长。  
   
研究方向： 种质创新、杂种优势利用、基因组学和分子育种的研究

陈晓亚

植物生理学家； 1982年毕业于南京大学生物学系； 1985年在英国里丁(Reading)大学获博士学位； 2005年当选为中国科学院院士；现任中科院上海生命科学研究院院长、植物分子遗传国家重点实验室主任、中国植物生理学会常务副理事长、国际棉花基因组协调委员会(ICGI)委员等职。 长期从事植物次生代谢和棉纤维发育研究，早期曾从事植物分类学研究。对植物倍半萜代谢，尤其是棉花和青蒿萜类生物合成及调控开展了系统深入的研究，克隆鉴定了棉酚合成途径一系列酶和调控因子基因，并将棉花漆酶用于环境修复。通过对棉纤维发育相关转录因子的分析，鉴定了调控基因并提出其内含子起重要作用，为揭示棉纤维和植物表皮毛细胞发育的分子机制做出了贡献。在植物microRNA领域，发现激素和miR160通过生长素应答因子控制根尖顶端细胞分化和根冠形成。