近日，中国农业科学院棉花研究所棉花分子遗传改良创新团队从单细胞水平挖掘到调控茎秆发育的关键基因，揭示了调控棉花茎维管形成层发育的新机制，为棉花株型改良和抗逆育种提供了优异靶点与理论支撑，相关研究成果以“GhOFP1-GhTALE-GhXTHB transcriptional cascade regulates cotton stem vascular cambium development”为题发表在《植物通讯（Plant Communications）》（中科院一区TOP期刊，IF=11.6）上。

维管形成层作为植物侧生分生组织，其细胞增殖与分化直接决定茎秆径向生长、机械支撑能力，进而影响作物抗倒伏性与产量。棉花作为重要经济作物，其茎秆发育是关键农艺性状之一。然而，调控棉花维管形成层增殖的分子机制迄今尚未得到阐明。

该研究通过棉花茎组织单细胞转录组测序，筛选出维管形成层特异高表达的基因GhXTHB，功能验证表明该基因为调控维管形成层增殖的负调控因子。分子遗传通路解析显示，KNOX家族转录因子GhTALE直接靶向结合GhXTHB启动子并抑制其转录，进而促进维管形成层增殖与茎秆发育。研究还发现，OVATE家族蛋白GhOFP1作为“刹车”，通过与GhTALE蛋白互作来缓解GhTALE对GhXTHB的转录抑制，使GhXTHB维持在合适的表达水平，进而精准调控棉花维管形成层的增殖稳态与茎秆生长。该研究提出了GhOFPI-GhTALE-GhXTHB调控棉花茎维管形成层发育的模型：正常条件下三者协同维持维管形成层的稳态增殖；当GhTALE上调或GhOFP1下调时，GhXTHB表达受抑制，形成层增殖加快、茎秆加粗；反之则形成层发育受抑制、茎秆变细。研究结果系统阐明了棉花茎秆发育的关键调控通路，为棉花抗倒伏株型设计和高产育种提供了可直接应用的分子靶点，也为其他作物的维管形成层调控研究提供了重要参考。

该研究得到国家自然科学基金B类、国家自然科学基金C类、中国农业科学院创新工程等资助。河南师范大学徐婧晖博士、郑州大学李林奇硕士、曲阜师范大学赵航副教授、新疆农垦现代农业产业化发展集团刘晓红高级农艺师为该论文共同第一作者。中棉所詹晶晶助理研究员、葛晓阳研究员为该论文共同通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2026.101938

GhOFP1–GhTALE–GhXTHB模块调控棉花茎维管形成层发育的机制模型