GhRLF1助力棉花化学脱叶与机械采收：开启棉花收获技术新篇

为解决棉花化学脱叶触发叶片脱落的分子机制不明问题，研究人员开展了关于棉花叶柄脱落区（AZ）的研究。通过单细胞核 mRNA 测序（snRNA-seq），发现 GhRLF1等关键基因及调控通路，开发出特定转基因品系，为机械采收棉花的化学脱叶提供新策略。

　　化学脱叶是实现棉花机械采收的关键手段，具有经济和环境优势。然而，脱叶剂引发叶片脱落的潜在分子机制尚不明确。在这项研究中，研究人员通过对棉花叶柄脱落区（Abscission Zone，AZ）进行单细胞核 mRNA 测序（single-nucleus mRNA sequencing，snRNA-seq），精心构建了转录组图谱，并在脱叶剂处理后的棉花叶柄 AZ 中鉴定出两种新形成的细胞类型：脱落细胞和保护层细胞。GhRLF₁（RAPID LEAF FALLING 1）作为编码细胞分裂素氧化酶 / 脱氢酶（cytokinin oxidase/dehydrogenase，CKX）基因家族的成员之一，被确定为脱叶剂处理后脱落细胞特有的关键标记基因。过表达 GhRLF₁会导致细胞分裂素积累减少，叶片脱落加速；相反，CRISPR/Cas9 介导的 GhRLF₁功能缺失则会延迟这一过程。其相互作用的调节因子 GhWRKY70 作为 “先锋” 激活剂，GhMYB108 作为 “后继” 激活剂，在 AZ 内协调 GhWRKY70/GhMYB108-GhRLF₁- 细胞分裂素（Cytokinin，CTK）的顺序调控，进而调节棉花叶片脱落。GhRLF₁不仅调控叶片脱落，还会降低棉花产量。因此，研究人员利用脱叶剂诱导的叶柄特异性启动子 proPER21 驱动 GhRLF₁（proPER21::RLF₁ ），培育出了叶片快速脱落且所需脱叶剂较少、棉花产量不受影响的转基因品系，用于机械采收。这项开创性的生物技术为机械采收棉花的化学脱叶提供了新策略，既能保证棉花稳定生产，又能减少采收棉花中的叶片碎屑，从而提高环境可持续性。