近日，山東省農業科學院經濟作物研究所棉花遺傳育種創新團隊在棉花早熟基因挖掘及分子調控機制研究領域取得重要進展。團隊以中晚熟陸地棉品種魯棉研37號（L37）和早熟品種魯棉研19號（L19）為親本進行早熟QTL定位，發現置信區間存在CONSTANS-like家族成員基因，命名為GhCOL3，并對該基因的生物學功能和分子機制展開深入研究，相關成果以“Characterization and Functional Analysis of CONSTANS-like 3 involved in photoperiodic flowering of Gossypium hirsutum”為題在線（2025年2月12日）發表在植物學領域TOP期刊Plant Physiology and Biochemistry（中科院二區，IF=6.1）。
棉花早熟對縮短棉花生育期，緩解糧棉爭地矛盾具有重要意義。團隊以L37和L19為試驗材料，通過表達量檢測驗證了GhCOL3基因在兩個品種中的表達水平差異，揭示了其組織表達譜，研究發現該基因的表達具有顯著的晝夜節律，揭示其參與光周期開花途徑的調控。將該基因在擬南芥中進行異源過表達，結果發現過表達能夠延遲植物開花；利用VIGS系統在陸地棉中沉默該基因則能使開花提前，表明該基因能夠負調控植物的開花。通過轉錄組分析、酵母單雜交和雙熒光素酶檢測等手段，發現該基因能夠調控GhbHLH38和GhBBX31的表達，進而影響陸地棉開花因子GhFT的表達，調控棉花開花進程。
本研究揭示了棉花GhCOL3調控開花的生物學功能和分子機制，為進一步揭示陸地棉光周期開花途徑調控網絡奠定重要理論基礎，同時為早熟高產棉花新品種的分子設計（基因組選擇與編輯）提供了重要基因資源。
經作所宋章強副研究員為該論文的第一作者，張軍、王芙蓉研究員為共同通訊作者。該研究得到山東省自然科學基金面上項目（ZR2021MC184和ZR2020MC108）、國家自然科學基金面上項目（32272194）、國家棉花產業技術體系（CARS-15-5）、山東省農業科學院農業科技創新工程（CXGC2024A02）等項目的支持。（撰寫：宋章強 核稿：張軍）
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2025.109643
日期：2025-02-21
棉花早熟對縮短棉花生育期，緩解糧棉爭地矛盾具有重要意義。團隊以L37和L19為試驗材料，通過表達量檢測驗證了GhCOL3基因在兩個品種中的表達水平差異，揭示了其組織表達譜，研究發現該基因的表達具有顯著的晝夜節律，揭示其參與光周期開花途徑的調控。將該基因在擬南芥中進行異源過表達，結果發現過表達能夠延遲植物開花；利用VIGS系統在陸地棉中沉默該基因則能使開花提前，表明該基因能夠負調控植物的開花。通過轉錄組分析、酵母單雜交和雙熒光素酶檢測等手段，發現該基因能夠調控GhbHLH38和GhBBX31的表達，進而影響陸地棉開花因子GhFT的表達，調控棉花開花進程。
本研究揭示了棉花GhCOL3調控開花的生物學功能和分子機制，為進一步揭示陸地棉光周期開花途徑調控網絡奠定重要理論基礎，同時為早熟高產棉花新品種的分子設計（基因組選擇與編輯）提供了重要基因資源。
經作所宋章強副研究員為該論文的第一作者，張軍、王芙蓉研究員為共同通訊作者。該研究得到山東省自然科學基金面上項目（ZR2021MC184和ZR2020MC108）、國家自然科學基金面上項目（32272194）、國家棉花產業技術體系（CARS-15-5）、山東省農業科學院農業科技創新工程（CXGC2024A02）等項目的支持。（撰寫：宋章強 核稿：張軍）
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2025.109643
日期：2025-02-21
