广东
近日，浙江大学棉花精准育种创新团队在国际知名学术期刊《Plant Physiology》（中科院一区Top期刊）发表了题为《A ubiquitin–GhUBX–GhCDC48 module regulates secondary cell wall thickening in cotton fiber》的研究论文。该研究以高强纤维亲本Prema和低强纤维亲本86-1中挖掘到的纤维强度关键基因GhUBX为核心，系统解析了棉花纤维次生细胞壁（SCW）增厚的分子调控机制。
棉花纤维强度是决定其纺纱品质的关键性状，而次生细胞壁的厚度直接影响纤维强度，其分子调控机制此前尚不明确。本研究首次在陆地棉中发现“泛素–GhUBX–GhCDC48”模块通过26S蛋白酶体降解与ATP酶活性双重通路精准调控次生壁在纤维细胞中的沉积过程。GhUBX作为泛素E3连接酶，介导GhCDC48的泛素化–26S蛋白酶体降解；当GhUBX被抑制或GhCDC48被过量表达时，纤维细胞内GhCDC48蛋白积累，使得细胞内ATP酶活性增强，进而激活GhsusA、GhKNL1和GhCESA7/8等次生壁加厚关键基因表达，最终使纤维次生壁厚度增加11.71%–23.83%，纤维强度显著或极显著提高。
GhUBX转基因棉花纤维检测、透射电镜和扫描电镜结果
研究还鉴定出GhUBX编码区一个6bp的InDel变异，该变异影响亲本中不同GhUBX蛋白与GhCDC48的结合亲和力。进一步分析表明，GhUBX通过其UBA结构域和SSR区段桥接泛素与GhCDC48，介导GhCDC48的泛素化降解过程。
GhUBX通过泛素化调控GhCDC48并影响纤维强度的工作模型
该研究成果为棉花高强纤维育种提供了可追踪的分子标记，为棉花纤维品质分子设计育种提供了新靶点。未来可通过基因编辑或反义RNA技术精准调控GhUBX–GhCDC48模块，快速培育高强优质棉花新种质，有力支撑我国棉花产业竞争力的提升。
臧毅浩博士（现为河南科技学院青年教师）和浙江大学农业与生物技术学院硕士研究生俞丽珊为本文的共同第一作者，浙江大学胡艳教授为论文通讯作者，浙江大学张天真教授、司占峰副研究员和四川省农科院邓洁琼副研究员对本研究工作给予了重要指导。博士研究生马隆恩、李笑然、玄丽莎、许晨雨、张雅瑶参与了本研究。本研究得到农业农村部“农业生物育种2030重大专项”和中国博士后科学基金等项目资助。
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