近日，棉花分子遗传改良创新团队、中国农业科学院西部中心杨作仁研究员揭示了GhPRE1A通过油菜素内脂（BR）信号途径调控纤维伸长的分子机制，对棉花纤维品质的遗传改良具有重要指导意义。相关研究结果以“GhPRE1A promotes cotton fiber elongation by activating the DNA-binding bHLH factor GhPAS1”为题为题在线发表在植物学期刊《植物生物技术（Plant Biotechnology Journal）》 (IF="13.26)上。

棉花是世界上最重要的天然纤维作物，而棉纤维是全球纺织业的重要原料，纤维长度是棉花纤维品质的关键指标，现代棉花品种生产的可纺长纤维是通过长期进化而来的。GhPRE1已被证实是棉花纤维进化的重要靶标基因(Zhao, Cao et al. 2018)。在最广泛种植的异源四倍体棉花陆地棉A和D基因组中各存在一个GhPRE1拷贝，其中GhPRE1D的启动子区由于核心元件TATA-box缺失导致基因沉默，保留的GhPRE1A在纤维细胞中特异表达，是纤维伸长的正调控因子，但GhPRE1A调控棉花纤维伸长的分子机制尚不清楚。

该研究通过纤维酵母双杂交文库筛选到与GhPRE1A互作的GhAIF3以及与GhAIF3互作的GhPAS1。GhPRE1A与GhAIF3都属于非典型HLH蛋白，但GhAIF3是棉花纤维伸长的负调控因子，与GhPRE1A作用相反。GhPAS1是典型的转录因子家族蛋白，具有很强的转录激活活性，是纤维伸长的正调控因子，可以直接调控 GhEXPA8 等下游靶基因的表达促进纤维伸长。通过遗传和生化实验发现 GhPRE1A 和 GhPAS1 都是油菜素内酯信号下游的正调控因子，但二者之间不存在直接相互作用。GhAIF3能够抑制GhPAS1的转录激活活性，而GhPRE1A通过与GhAIF3相互作用解除GhAIF3对GhPAS1抑制作用，重新激活GhPAS1对下游靶基因的调控，从而促进纤维伸长。因此，GhPRE1A、GhAIF3和GhPAS1通过级联反应协同调控棉花纤维伸长。该研究为解析棉纤维伸长的调控机制提供了新思路。

西部中心杨作仁研究员和中棉所的李付广研究员为该论文的共同通讯作者，中棉所已毕业博士研究生吴焕焕博士和中棉所生物信息中心范李强助理研究员为论文共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金创新群体和新疆自然科学基金等项目的支持。

图1. GhPRE1A参与BR信号途径调控纤维伸长的模型

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14005

参考文献：

Zhao, B., J. F. Cao, G. J. Hu, Z. W. Chen, L. Y. Wang, X. X. Shangguan, L. J. Wang, Y. B. Mao, T. Z. Zhang, J. F. Wendel and X. Y. Chen (2018). "Core cis-element variation confers subgenome-biased expression of a transcription factor that functions in cotton fiber elongation." New Phytol218(3): 1061-1075.