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中棉所棉花优质育种团队揭示棉籽油份含量的决定因素及调控机制

发布时间:2022-04-19 来源 :棉花优质育种团队 访问量 : 作者: 龚举武
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近日,中国农业科学院棉花研究所棉花优质育种团队联合新疆农业大学研究发现棉籽油份含量由基因型和环境因素共同决定,并发现控制棉籽油份含量的关键基因,构建棉籽油脂合成模型,初步解析了棉籽油份含量的调控机制。相关研究成果分别以“Multi-environment Evaluations Across Ecological Regions Reveal That the Kernel Oil Content of Cottonseed Is Equally Determined by Genotype and Environment”和“Linkage and association analyses reveal that hub genes in energy-flow and lipid biosynthesis pathways form a cluster in upland cotton”为题在线发表在国际知名期刊《农业与食品化学杂志(Journal of Agricultural and Food Chemistry)》(IF=5.279)和《计算与结构生物技术杂志(Computational and Structural Biotechnology Journal)》(IF=7.271)上。

棉花是重要的经济和纤维作物,也是重要的油料作物。棉籽油富含蛋白质、油份、维生素E等成份,具有抗氧化、抗衰老等作用,可加工成高品质食用油和无污染的生物柴油。棉籽油的加工生产可缓解全球食用油供应压力,实现棉花产业的健康可持续发展。

研究团队从解析与评价棉籽油份积累在不同生态区的变化规律入手,在跨生态区、多环境条件下开展基因型和环境因素对棉籽含油量影响的研究,结果表明棉籽油份含量与地理、气象之间具有高度相关性,并明确棉籽含油量是由基因型和环境因素共同决定的。研究人员筛选出不同类型的高棉籽含油量的品系,建立地理、气象因素对棉籽油积累的作用模型。研究结果为高油育种提供丰富的基因资源和新的育种思路,为提高棉花生产附加值提供重要的理论基础。

该论文第一作者为该团队与新疆农业大学联合培养博士研究生龚举武所聘副研究员,中棉所孔德培副研究员和喀什地区农业技术推广中心刘昌文研究员为共同第一作者;中棉所袁有禄研究员、巩万奎副研究员和新疆农业大学陈全家教授为共同通讯作者。

原文链接:https://doi.org/10.1021/acs.jafc.1c07082

图1 地理和气象因素与棉籽油份含量的SEM模型及重组自交系群体棉籽含油量热图


为深入解析棉籽贮藏油生物合成的遗传调控机制,研究团队通过连锁和全基因组关联分析,利用优质棉中棉所70和陆地棉优异品系0-153重组自交系及自然群体,在A03染色体上定位了一个主效QTL,区间内的 LtnD 、 PGK 、 LPLATI 和 PAH2 基因为形成棉籽油份含量枢纽基因, FER 和 RAVI 为互作网络的关键转录因子,参与了棉籽油份合成的关键步骤、成熟棉籽油份积累的调控作用。研究人员进一步构建了棉籽油脂合成模型,初步解析棉籽油份含量的调控机制。研究结果为进一步解析棉花脂肪酸和三酰甘油的合成调控机制及对棉籽含油量的遗传改良提供了新思路。

该论文第一作者为龚举武所聘副研究员,中棉所于霁雯研究员和新疆生产建设兵团第三师农业科学研究所彭延研究员为共同第一作者;中棉所袁有禄研究员、巩万奎副研究员和新疆农业大学陈全家教授为共同通讯作者。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.csbj.2022.04.012。

图2 棉籽油脂合成模型

上述研究得到国家自然科学基金(32070560,31621005)、新疆维吾尔自治区自然科学基金(2021D01B114)、中国农业科学院科技创新工程、财政部和农业农村部、国家现代农业产业技术体系、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(1610162021044,1610162022002)、兵团财政科技计划(2020CB005)的资助。


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