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近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所李付廣研究員團(tuán)隊(duì)在棉花間接防御害蟲的遺傳機(jī)制方面取得重要進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)亞洲棉中無蜜腺性狀在中國的傳播演化過程中受到強(qiáng)烈的選擇作用，揭示了蜜腺發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)控基因，并構(gòu)建蜜腺生長發(fā)育的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為研究植物—動物互作和利用蜜腺性狀育種奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果以“棉花花外蜜腺的遺傳進(jìn)化分析（Genetic and Evolution Analysis of Extrafloral in Cotton）”為題在線發(fā)表于國際知名期刊《植物生物技術(shù)（Plant Biotechnology Journal）》上。

　　花外蜜腺分布十分廣泛，在被子植物100多個科中都有報(bào)道，可作為植物間接防御害蟲性狀，其分泌的蜜汁可以作為食物吸引螞蟻等互惠動物來對抗食草性昆蟲，增加植物—互惠動物適應(yīng)性，對研究植物—動物互作及抗蟲育種具有重要意義。然而花外蜜腺在植物科學(xué)中的研究相對薄弱，被稱為“植物科學(xué)的沉睡之美(TheSleeping Beauty of Plant Science)”。該研究調(diào)查了棉屬27個種的葉片蜜腺，發(fā)現(xiàn)亞洲棉中無蜜腺性狀是由自然突變產(chǎn)生。進(jìn)一步對有/無葉蜜腺棉花材料進(jìn)行染色體分化情況分析，發(fā)現(xiàn)無蜜腺性狀受到強(qiáng)烈的自然/人工選擇作用，推測無蜜腺性狀更適合中國南方和長江流域的農(nóng)業(yè)地理氣候。精細(xì)定位將候選區(qū)間縮小到~96 kb，該區(qū)間包含3個基因，其中GaNEC1基因所編碼蛋白包含5個氨基酸刪除，推測該突變可能引起蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致蛋白功能發(fā)生改變。該基因受到茉莉酸、茉莉酸抑制劑、乙烯、生長素及傷害誘導(dǎo)，在有蜜腺棉花品種中干涉該基因表達(dá)，發(fā)現(xiàn)蜜腺細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生明顯變化，證實(shí)該基因參與調(diào)控棉花蜜腺發(fā)育。構(gòu)建了蜜腺生長發(fā)育的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)苯丙烷代謝途徑可能在棉花間接防御過程中發(fā)揮重要作用，對棉花抗蟲育種具有重要意義。

　　中棉所在讀碩士生胡偉為論文的第一作者，李付廣研究員和楊召恩副研究員為論文的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)、中國農(nóng)科院創(chuàng)新工程等經(jīng)費(fèi)的支持。

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1111/pbi.13366