張?zhí)煺娼淌谡n題組在蔗糖運(yùn)輸調(diào)控棉纖維伸長機(jī)制研究上取得突破性進(jìn)展
2017年7月26日，國際植物學(xué)頂尖雜志The Plant Cell在線發(fā)表了浙江大學(xué)作物科學(xué)研究所張?zhí)煺娼淌谡n題組完成的研究成果“Suppressing a Putative Sterol Carrier Gene Reduces Plasmodesmal Permeability and Activates Sucrose Transporter Genes during Cotton Fiber Elongation”。論文第一作者為我校作物科學(xué)研究所博士后張志遠(yuǎn)和澳大利亞紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)阮勇凌教授，通訊作者為張?zhí)煺娼淌凇?/span>
棉花纖維是已知的最長的植物細(xì)胞，是研究細(xì)胞伸長良好的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。棉花纖維發(fā)育經(jīng)歷四個時期，即起始期，伸長期，次生壁加厚期以及脫水成熟期。蔗糖在纖維發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用，不僅可作為滲透物質(zhì)為纖維細(xì)胞提供膨壓，還可作為纖維素的原料參與細(xì)胞壁的合成。蔗糖分子通過共質(zhì)體途徑（胞間連絲）或者質(zhì)外體途徑（蔗糖運(yùn)輸?shù)鞍祝睦w維的基底細(xì)胞進(jìn)入纖維細(xì)胞，然而其調(diào)控機(jī)制卻鮮有報道。
該研究發(fā)現(xiàn)在陸地棉纖維伸長期，蔗糖分子采用共質(zhì)體途徑即通過胞間連絲進(jìn)入纖維細(xì)胞；而在次生壁加厚期則通過質(zhì)外體途徑即借助蔗糖運(yùn)輸?shù)鞍走M(jìn)入纖維細(xì)胞。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)抑制纖維伸長特異表達(dá)的固醇載體蛋白GhSCP2D，進(jìn)一步抑制胞間連絲定位的胼胝質(zhì)降解酶GhPdBG3-2A/D，導(dǎo)致大量的胼胝質(zhì)沉積在胞間連絲，降低胞間連絲通透性，阻斷蔗糖的運(yùn)輸，導(dǎo)致蔗糖含量降低從而影響棉花纖維伸長。而在長絨棉海島棉中，GhSCP2D和GhPdBG3-2A/D的同源基因GbSCP2D和GbPdBG3-2A/D的表達(dá)時期延長，從而導(dǎo)致胞間連絲的開放時期延長，導(dǎo)致海島棉的纖維長。研究還發(fā)現(xiàn)，盡管轉(zhuǎn)基因植株纖維伸長時期的共質(zhì)體途徑受阻，但是質(zhì)外體途徑的蔗糖運(yùn)輸被激活，說明如果伸長時期的共質(zhì)體途徑被抑制， 質(zhì)外體途徑的蔗糖運(yùn)輸將被激活從而部分補(bǔ)償由于共質(zhì)體途徑的蔗糖運(yùn)輸受阻所造成的損失（圖1）。該研究不僅首次揭示了固醇載體蛋白在棉花纖維伸長時期的共質(zhì)體途徑的蔗糖運(yùn)輸中起重要的作用，并且發(fā)現(xiàn)蔗糖的兩種運(yùn)輸方式在細(xì)胞伸長過程中協(xié)調(diào)進(jìn)行并存在補(bǔ)償?shù)臋C(jī)制，對于研究棉花纖維伸長的機(jī)制具有重要的理論指導(dǎo)意義。
（作物科學(xué)研究所）
? ? ? ?論文鏈接：http://www.plantcell.org/content/early/2017/07/26/tpc.17.00358
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