《Plant Science》：Functional regulation by ethylene throughout the cotton life cycle
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乙烯调控棉花生长发育与逆境响应机制研究：揭示其双重效应及与其他激素互作关系，为精准调控成熟与机械化采收提供理论依据。
赵广东|郭德正|隋志海|郭英新|郑洪祥
山东临沂大学生命科学学院，中国山东省临沂市276000
摘要
乙烯在棉花生命周期的多个阶段发挥着关键的调节作用。越来越多的证据表明，乙烯在棉花中的调节功能具有独特性。首先，乙烯对棉花具有双重调节作用：适量的乙烯可以促进幼苗生长和成熟，而过量的乙烯则会导致不良后果，如叶片脱落、植株结构异常、早衰和产量下降。其次，乙烯与其他激素（如赤霉素GA、脱落酸ABA、茉莉酸JA和BR）之间存在相互作用，这些激素共同调节种子发育、营养生长、纤维形成和环境胁迫响应等过程。此外，乙烯在化学脱叶剂和采收辅助剂的作用中也起着核心调节作用，因此被认为是调节机械化棉花采收过程中叶片脱落和成熟过程的关键靶点。本文系统总结了乙烯在棉花生长发育调节、胁迫响应和采收管理中的作用，旨在为未来定向育种和精准调控策略的发展提供参考。
引言
棉花（Gossypium属）是天然纺织纤维的主要来源，也是一种重要的油料作物，在农业经济中占据核心地位。棉花的生产和质量对全球纺织业、农业经济及相关产业的发展具有重要影响（Arshad等人，2021年）。因此，提高棉花产量和改善品质已成为全球农业科学技术发展的关键方向。在棉花改良研究中，植物激素被认为是生长、发育和胁迫响应的关键调节因子。其中，乙烯因其在棉花生产过程中的多方面作用及其对生产管理的影响而受到广泛关注。乙烯参与生长和发育过程的调节以及对环境胁迫的响应（Wang等人，2025年）。尽管已有大量研究探讨了乙烯在棉花中的调节作用，但系统性的综述仍然不足，其调节机制仍需进一步研究。本文系统总结了乙烯在整个棉花生长发育周期中的功能与机制，并分析了当前的研究空白和挑战，以及潜在的未来研究方向。
章节摘录
乙烯促进棉花种子萌发
乙烯在棉花种子萌发阶段发挥积极的调节作用，可以拮抗脱落酸（ABA）对萌发的抑制作用，并增强种子的耐逆性。乙烯膦（ethephon）可以部分逆转ABA对萌发的抑制作用，当与赤霉素（GA）或6-苄氨基嘌呤（6-BA）联合使用时，这种效果更为显著（Halloin，1976年）（图3A）。在盐胁迫条件下，乙烯膦能促进种子形成钟形萌发结构。
乙烯抑制棉花的耐旱性
干旱条件会促使棉花植株产生乙烯，这会加速叶片衰老和脱落，从而降低光合作用和产量（Yuan等人，2015年）。应用乙烯感知拮抗剂可以显著延缓干旱引起的叶片早衰，保持膜完整性和叶绿素含量，并提高棉花的用水效率（Yuan等人，2015年）。对GhNAC2过表达植株的微阵列分析显示，乙烯能够激活相关基因表达。
结论与未来展望
总体而言，乙烯几乎在整个棉花生命周期中都发挥着调节作用（图8），但许多方面的研究仍不够充分。确定关键的调节因子对于深入理解乙烯在棉花中的调节功能至关重要。尽管已经在棉花中鉴定出一些参与乙烯合成的ACS和ACO酶以及乙烯信号传导的某些成分，但对于受体蛋白、转录因子等方面的研究仍需进一步开展。
未引用的参考文献
(Hu等人，2020年；Jin和Liu，2008年；Kong和Dong，2011年；Martin等人，1988年；Martin等人，1988年；Metzger和Keng，1984年；Morgan和Durham，1975年；Peerzada和Iqbal，2021年；Sharp和LeNoble，2002年；Snipes和Baskin，1994年；Staten和Walters，2021年；Tesaev和Khaitov，2015年；Wang等人，2023年；Yu等人，2022年；Zhao等人，2024年；Zhou和Zhang，2021年)
资助
本工作得到了山东省自然科学基金（ZR2023QC099）的支持。
CRediT作者贡献声明
郑洪祥：撰写——审稿与编辑。郭英新：撰写——审稿与编辑。隋志海：撰写——审稿与编辑，撰写初稿。郭德正：撰写——审稿与编辑，撰写初稿，数据可视化。赵广东：撰写——审稿与编辑，撰写初稿，数据可视化，项目监督，资金争取。
利益冲突声明
作者声明没有可能影响本文所述工作的财务或个人利益冲突。
