陈全家教授团队，提出棉花抗旱关键基因新思路！

新疆农业大学

新疆农业大学陈全家教授团队提出快速挖掘棉花干旱胁迫应答关键基因的新思路

近日，国际知名期刊Plant Science在线发表了新疆农业大学棉花创新团队的研究论文“Using association mapping and local interval haplotype association analysis to improve the cotton drought stress response”。

该研究发现了一种棉花抗逆关键基因挖掘的新思路：实验选择棉花中的杂交品系和种质资源作为研究对象，将基因型数据和干旱相关的表型数据作为研究基础，利用杂交品系对棉花抗旱关键基因可能存在的QTL区间进行初步定位，再利用种质资源和KASP分子标记对该QTL区间进行再定位的方式，对抗旱关键基因进行多重定位及挖掘。该研究通过这种方法定位到了QTL区间内唯一的一个被注释到的基因GhGF14-30，并解析了其在棉花干旱胁迫应答中可能扮演的重要角色。

棉花是世界上重要的经济作物之一，干旱胁迫影响棉花生长，造成棉花纤维品质下降，产量降低。棉花的干旱胁迫应答受多个基因的调控，因此挖掘棉花抗旱关键基因具有重要的意义。该研究基于抗旱性相关的杂交品系进行QTL(quantitative trait locus)区间的初定位，选择来源广泛的种质资源进行QTL区间的再定位，利用多态性KSAP(Kompetitive Allele-Specific PCR)标记与表型的关联，展开了对关键区间进一步的挖掘。110Kb峰值区域的重叠代表了该QTL区间的真实性与重要性，在精选定位区间鉴定到唯一的一个关键候选基因GhGF14-30，被注释为GF14蛋白。

研究人员发现，GF14蛋白作为一类功能性调节蛋白，在植物中的主要功能是作为初级代谢和信号传导的关键调节因子，参与调节植物生长发育以及对逆境产生的应答。在棉花中，目前对GF14蛋白的研究报道大多聚焦于纤维发育方面。在该研究中，研究人员发现仅有的一个GF14蛋白被发现在QTL定位的峰值重叠区域，并针对GF14蛋白在棉花干旱胁迫下扮演的角色进行了探索。基于QTL定位群体本身以及极端资源材料的qRT-PCR分析发现，GhGF14-30的干旱胁迫应答较为敏感，尤其是在敏旱材料K85-174中，VIGS沉默前后的表型变化明显。证明GF14蛋白确实参与了响应棉花干旱胁迫，并在棉花应对干旱胁迫过程中可能起着重要的作用。

亲本的VIGS材料在受到干旱胁迫后表型上的明显差异，也代表着GhGF14-30基因可能在长势良好的抗旱材料SY321中并不是唯一能够行使增强植株抗旱性能力的基因，但是在抗旱优异基因表达可能相对较少的敏旱材料K85-174中，GhGF14-30基因又是极为关键的。这种可能，也许会为一些高产高品质却不抗逆的棉花材料带来新生。

同时，基于抗旱标记基因的qRT-PCR分析，GhGF14-30在ABA(Abscisic acid)和SOS(Salt overly sensitive)应答通路中都可能扮演着重要的角色。这些结果均证明了GhGF14-30基因在棉花干旱胁迫应答过程中的重要性，为GhGF14-30基因调控相关分子机制奠定了基础。