基于代谢组学的全基因组关联分析揭示棉花成熟纤维长度的遗传基础

来自国内的研究团队通过代谢组学与全基因组关联分析(mGWAS)相结合的策略，对251份棉花种质资源展开研究，首次系统解析了纤维发育过程中细胞内及细胞壁代谢物与纤维品质的遗传关联。研究鉴定到1470个代谢物数量性状位点(mQTL)，发现寡肽类物质和氨基酸衍生物通过抑制次生壁沉积正向调控纤维伸长，并验证了关键基因KRP6G通过调控纤维素沉积影响纤维长度的分子机制，为通过代谢工程改良纤维品质提供了新靶点。

　　

棉花纤维细胞的发育奥秘正被代谢组学技术逐步揭开。研究人员对开花后15天(15 DPA)的棉纤维进行检测，在857种代谢物中锁定193个关键分子，并定位到1470个代谢物数量性状位点(mQTL)。特别引人注目的是位于A06染色体85-96.2 Mb区间的mQTL热点区域，该区域与寡肽、氨基酸(AA)及其衍生物显著相关——这些代谢物既能促进纤维伸长，又会抑制次生细胞壁的沉积。

在开花后20天(20 DPA)的样本中，8种细胞壁多糖不约而同地将调控靶点指向同一个纤维长度QTL位点qFL9/qCel2。基因功能实验显示，敲除KIP-RELATED PROTEIN 6(KRP6)会导致纤维变短且纤维素沉积增加，而过表达KRP6^G则产生相反表型。这项研究不仅绘制了棉纤维发育的代谢图谱，更开创性地建立了代谢物-基因-纤维品质的调控网络，为培育优质棉花品种提供了精准的分子育种策略。