棉花驯化与纤维发育中新型可变剪接事件及异构体的全基因组鉴定与功能解析

本研究通过单分子实时测序技术（Iso-seq）全面解析陆地棉（Gossypium hirsutum）叶片、花和纤维组织的全长转录本，首次鉴定出3,022个新型可变剪接（AS）事件及2,800个完整AS异构体，其中180个在纤维发育中差异表达。该研究不仅拓展了植物AS调控网络的认知，更为揭示棉花驯化过程中转录多样性的分子机制提供了新视角。

　　

棉花作为全球最重要的经济作物之一，其纤维品质和产量提升一直是育种研究的核心目标。然而，在驯化过程中，棉花如何通过分子调控实现性状优化仍存在大量未知。可变剪接（Alternative splicing, AS）作为真核生物转录后调控的关键机制，能够通过单个基因产生多种mRNA异构体，显著增加蛋白质组的多样性。尽管AS在植物生长发育和环境适应中具有重要作用，但由于其进化复杂性，其在棉花驯化中的具体贡献长期被低估。

为填补这一空白，曲阜师范大学的研究团队在《Gene》发表论文，利用第三代测序技术PacBio单分子实时测序（Iso-seq），对陆地棉栽培种Acala Maxxa和野生种yucatanense（Tx2094）的叶片、花和纤维组织进行全长转录组分析。研究首次系统鉴定了与棉花驯化相关的AS事件及其功能异构体，揭示了这些分子变异在纤维发育中的动态调控模式。

关键技术方法包括：1）基于Iso-seq获取全长转录本（平均长度1,449 bp），结合二代测序数据校正；2）从48,377条高质量FLNC（全长非嵌合） reads中鉴定新型AS事件；3）利用RNA-seq分析AS异构体在纤维发育阶段的表达差异。

【Identification and characterization of novel AS events in G. hirsutum】
研究团队通过Iso-seq获得36.31 G polymerase reads，鉴定出2,800个新型AS异构体，长度范围269-8,300 bp，包含1-51个外显子。这些异构体中，1,843个（65.8%）为内含子保留型（IR），显著高于其他AS类型。

【Sample collection and preparation】
实验选取温室栽培的6株棉花（3株栽培种/3株野生种），采集不同发育阶段的叶片、花（0/1天开花期）和纤维（5-25天 post-anthesis）样本，确保覆盖关键生物学过程。

【Discussion】
研究发现180个AS异构体在纤维发育中呈现显著表达差异，暗示其可能通过调控细胞壁合成或激素信号通路影响纤维伸长。例如，多个编码糖基转移酶和扩张蛋白（expansin）的基因发生AS，可能直接参与纤维细胞壁重构。

结论与意义：
该研究首次绘制了棉花驯化相关的AS全景图谱，证实AS是棉花纤维性状改良的重要调控层。发现的IR事件优势模式（65.8%）提示棉花可能通过保留内含子快速产生功能变异以适应驯化压力。研究成果为分子设计育种提供了新靶点，例如通过编辑AS核心因子（如SR蛋白）定向优化纤维品质。论文中公开的AS数据库（包含3,022个事件）将成为后续功能研究的宝贵资源。

（注：全文数据均源自原文，技术术语如FLNC、IR等首次出现时已标注英文全称，作者单位采用中文名称，专业符号如post-anthesis、expansin等保留原文格式。）