2024年7月26日蜈首，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所張永山研究員團隊在Plant Biotechnology Journal（影響因子10.1）雜志上發(fā)表了題為“GhSBI1, aCUP-SHAPED COTYLEDON 2homologue, modulates branch internodeelongation in cotton”的文章色鸳，該研究借助DAP-seq和轉(zhuǎn)錄組等技術(shù)搔谴，鑒定了GhSBI1下游靶標基因，揭示了其對棉花果枝節(jié)間伸長的抑制作用機制翼抠。
研究背景：
棉花（Gossypium）是世界上主要的天然纖維來源戈擒，也是重要的油料和蛋白作物券躁。理想的株型結(jié)構(gòu)可提高棉花單位面積產(chǎn)量和機械化采收的效率轰胁。果枝長度是棉花株型重要的影響因子谒主，適合高密度種植的緊湊株型結(jié)構(gòu)是棉花重要的育種目標。鑒定調(diào)控棉花果枝長度的基因赃阀，并揭示其調(diào)控株型等農(nóng)藝性狀的分子機制具有重要理論價值和應(yīng)用前景霎肯。
實驗設(shè)計：
轉(zhuǎn)錄組研究：對照組YZ-1，GhSBI1過表達處理組OE1和OE2榛斯，所有樣本均采集三個生物學(xué)重復(fù)观游，進行轉(zhuǎn)錄組測序。
DAP-seq研究：轉(zhuǎn)錄因子GhSBI1驮俗，從標準遺傳株系陸地棉莖尖提取基因組DNA懂缕。
主要研究結(jié)果：
1.轉(zhuǎn)錄組測序
利用轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果獲得組間差異基因的表達情況。通過對兩個GhSBI1過表達處理組（OE1和OE2）進行轉(zhuǎn)錄組測序來識別GhSBI1影響的基因王凑。轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果顯示搪柑，差異基因顯著富集在植物激素信號通路。
2.?DAP-seq分析
DAP-seq分析結(jié)果共鑒定出19,555個peak（富集區(qū)域）荤崇，其中3,532個（18%）結(jié)合位點位于啟動子（ATG上游≤3 kb）區(qū)域拌屏。對注釋到啟動子的peak相關(guān)基因（3,466個）進行GO富集，分析結(jié)果顯示术荤，這些基因在細胞分裂或細胞壁組織相關(guān)的生物過程中顯著富集倚喂。同時還檢測到轉(zhuǎn)錄因子GhSBI1可靠的結(jié)合motif：5’-GDTTRCTTGTNNNACAAGYAAHC-3’。
3?DAP-seq與轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析
作者將DAP-seq數(shù)據(jù)與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)聯(lián)合分析來進一步確定GhSBI1直接調(diào)控參與棉花節(jié)間伸長的核心基因瓣戚。聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn)464個重疊基因端圈，其中172個基因（37個上調(diào)和135個下調(diào)）在GhSBI1過表達處理組OE1和OE2之間是共同存在的。作者選擇其中與激素生物合成/信號傳導(dǎo)或細胞擴張相關(guān)的基因進一步分析子库，候選基因是GID1B舱权，JAZ8，GA3OX1仑嗅，EXPANSIN11宴倍。隨后利用電泳遷移率實驗EMSA驗證了GhSBI1在體外與目標基因的核心motif的結(jié)合。通過雙熒光素酶報告實驗（Dual-LUC）發(fā)現(xiàn)仓技，在GhGAI3的幫助下鸵贬，GhSBI1可以抑制靶基因的表達（GhJAZ8-1_Dt除外）。實驗結(jié)果表明GhSBI1通過直接與赤霉素生物合成/信號傳導(dǎo)或細胞擴張基因的啟動子結(jié)合脖捻，抑制靶基因的表達阔逼，導(dǎo)致棉花枝節(jié)間伸長的減少。
結(jié)果與討論
GhSBI1是棉花株型的重要調(diào)節(jié)因子地沮，其表達增加會使棉花果枝和葉柄節(jié)間縮短嗜浮，敲除GhSBI1也會導(dǎo)致節(jié)間長度減少羡亩，因此適當(dāng)?shù)?i>GhSBI1表達水平對棉花節(jié)間正常伸長至關(guān)重要。GhSBI1可與GhGAIs相互作用危融，通過影響赤霉素生物合成和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的關(guān)鍵基因來調(diào)節(jié)果枝節(jié)間伸長畏铆。該研究成果為棉花株型和產(chǎn)量的分子改良提供了基因儲備和材料基礎(chǔ)，為棉花株型調(diào)控分子機制解析提供了新思路专挪。
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