近日，學(xué)校裴炎教授課題組在植物研究領(lǐng)域著名期刊Journal Of Experimental Botany在線發(fā)表了以“Cytokinin inhibits cotton fiber initiation via disrupting PIN3a-mediated IAA asymmetric accumulation in ovule epidermis”（細(xì)胞分裂素通過(guò)干擾胚珠表皮GhPIN3a介導(dǎo)的生長(zhǎng)素不對(duì)稱積累抑制棉花纖維起始）為題的文章，論文被遴選為該期的Insight Articles。

裴炎教授課題組此前發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)素在纖維細(xì)胞中特異積累決定纖維細(xì)胞的數(shù)量，通過(guò)對(duì)生長(zhǎng)素合成基因的時(shí)空精準(zhǔn)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了棉花纖維產(chǎn)量和品質(zhì)的同步改良。該論文在Nature Biotechnology（2011）發(fā)表后，引起廣泛關(guān)注。但是，為什么生長(zhǎng)素只在纖維細(xì)胞中高濃度積累，而在與之相鄰的非纖維細(xì)胞中觀察不到這種積累？另外，前人研究表明，生長(zhǎng)素運(yùn)輸?shù)鞍譖INs在植物根中的分布定位受重力控制，從而影響生長(zhǎng)素的運(yùn)輸與分配。然而，棉花胚珠近似球形，重力模式難以解釋生長(zhǎng)素在棉花胚珠表皮相鄰細(xì)胞間的不對(duì)稱分布。針對(duì)這些問(wèn)題，課題組繼續(xù)展開(kāi)深入研究。

經(jīng)過(guò)多年的努力，課題組發(fā)現(xiàn)：生長(zhǎng)素外運(yùn)蛋白GhPIN3a只在非纖維細(xì)胞的質(zhì)膜上定位，這種不對(duì)稱分布能使生長(zhǎng)素從非纖維細(xì)胞外運(yùn)至纖維細(xì)胞中，而GhPIN3a在纖維細(xì)胞膜上的缺失導(dǎo)致生長(zhǎng)素的積累。這一發(fā)現(xiàn)揭示了生長(zhǎng)素在單細(xì)胞中極性分布的機(jī)制。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞分裂素通過(guò)干擾GhPIN3a蛋白在非纖維細(xì)胞中的定位，拮抗生長(zhǎng)素對(duì)纖維細(xì)胞起始的促進(jìn)作用，抑制棉花纖維細(xì)胞的起始。

西南大學(xué)生物技術(shù)中心的裴炎教授為該論文的通訊作者，博士研究生曾健晏和張覓副研究員為共同第一作者。在同期發(fā)表題為“Optimization of polar distribution of GhPIN3a in the ovule epidermis to improve cotton fiber development”（優(yōu)化GhPIN3a在胚珠表皮的極性定位促進(jìn)棉纖維發(fā)育）的評(píng)述文章介紹了這一“高質(zhì)量原創(chuàng)性研究”成果，認(rèn)為“這一發(fā)現(xiàn)可為棉花育種提供新的策略”。下一步，課題組將致力尋找“決定PIN蛋白在纖維與非纖維細(xì)胞的關(guān)鍵因子和調(diào)控機(jī)制”，以解析植物細(xì)胞膨大的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控機(jī)制。

（生物技術(shù)中心供稿 編輯 韓笑 審核）