近日，中国农业科学院西部农业研究中心杨作仁研究员团队利用BR缺陷型突变体pagoda 1 (pag1) 和BR信号途径核心转录因子BRI1-EMS-SUPPRESSOR 1 (GhBES1.4) 转基因棉花纤维转录组联合分析手段，鉴定到调控棉花纤维伸长的关键基因EXORDIUM-like(GhEXL3) ，并解析其参与BR信号途径调控纤维伸长的分子机制，该研究对棉花纤维品质改良具有重要意义。相关研究成果以“GhEXL3 participates in brassinosteroids regulation of fiber elongation in Gossypium hirsutum”为题发表在国际著名植物学期刊《植物杂志（The Plant Journal）》（中科院一区TOP期刊）上。

棉花是一种重要的天然纤维作物，棉纤维是研究细胞伸长的理想模型。BR作为一种植物激素，在调节棉花纤维伸长方面发挥着重要作用，在新疆棉花生产中有着广泛应用。然而，BR调控纤维伸长的分子机制仍不清楚。

该研究通过对BR缺陷型突变体pag1和BR信号途径核心转录因子GhBES1.4转基因棉花纤维转录组联合分析，鉴定到GhBES1.4下游一个靶基因GhEXL3。为进一步验证GhEXL3在棉纤维伸长中的功能，研究团队创制了GhEXL3基因过表达和基因编辑敲除转基因棉花材料。发现GhEXL3过表达促进纤维伸长，而利用基因编辑技术，敲除该基因后纤维缩短，表明GhEXL3正向调控棉纤维伸长。体内外一系列生化实验证实GhBES1.4可以结合到GhEXL3启动子区域的BES1结合元件（E-box）上，进而调控GhEXL3的表达，证实GhEXL3是GhBES1.4的靶标基因。将GhBES1.4-RNAi和GhEXL3-OE棉花材料进行杂交，从遗传学上证实GhEXL3位于GhBES1.4下游。对GhEXL3过表达棉花纤维进行转录组学分析，结果显示，GhEXL3的过表达上调了EXPs、XTHs等与纤维细胞伸长相关基因的表达。综上，该研究阐明了BR通过其信号途径核心转录因子GhBES1.4激活GhEXL3，进而影响纤维伸长相关基因的表达，最终促进纤维伸长的分子机制（图1）。

西部农业研究中心杨作仁研究员为该论文通讯作者，团队李付广研究员共同设计并指导了该研究。西部中心与郑州大学联合培养硕士研究生张昌盛为该论文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金和新疆自然科学基金等项目的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16995

图1 GhEXL3参与BR信号途径调控纤维伸长的工作模型