棉花纤维麦克隆值 QTL qMIC-A11 精细定位及 GDSL 酯酶 / 脂肪酶基因 GbGELP 调控纤维发育的机制研究

目前纤维麦克隆值（MIC）相关 QTL 的精细定位及图位克隆尚未见报道。本研究利用陆地棉 TM-1 - 海岛棉 Hai7124 渐渗系 CSSL47 与 TM-1 杂交构建群体，定位到稳定 QTL qMIC-A11，确定 GDSL 酯酶 / 脂肪酶基因 GbGELP 为候选基因，其调控细胞伸长和纤维发育，为棉花育种提供依据。

　　从纤维麦克隆值 QTL（quantitative trait locus，QTL）qMIC-A11 中鉴定出一个 GDSL 酯酶 / 脂肪酶基因 GbGELP，其调控细胞伸长和纤维发育。研究利用陆地棉（G. hirsutum，Gh）品种 TM-1 与海岛棉（G. barbadense，Gb）品种 Hai7124 的渐渗系 CSSL47（其 MIC 显著低于 TM-1）与 TM-1 杂交，构建 F?和 F?:?次级分离群体，在其中同时检测到稳定的 MIC QTL qMIC-A11，并将其定位在 407 kb 区域内。其中，编码 GDSL 酯酶 / 脂肪酶的 GB_A11G1593 在 CSSL47 纤维伸长时期的表达水平显著高于 TM-1，暂被确定为 qMIC-A11 的候选基因，命名为 GbGELP。GbGELP 在拟南芥中的异源表达显示根长、根细胞长度、莲座叶生长和毛状体密度增加，而在 CSSL47 中敲低 GbGELP 同源物则显著降低纤维长度。进一步研究发现，CSSL47 和 TM-1 的 GELP 直系同源物启动子中存在 A/T 单核苷酸多态性（single-nucleotide polymorphism，SNP），导致 CATTAAATT/CATTTAATT HAHR1-box 顺式作用元件差异，该元件是同源域亮氨酸拉链 IV（homeodomain-leucine zipper IV，HD-ZIP IV）的结合位点。HD-ZIP IV 转录因子 GhHDG2 通过结合 GbGELP 启动子中的 CATTAAATT 元件调控 GbGELP，而 GhHDG2 无法结合 GhGELP 启动子中的 CATTTAATT 元件，故 GhGELP 无法被激活。精细定位的 MIC QTL qMIC-A11 及其候选基因 GbGELP 将用于棉花育种以改善纤维品质。