近日，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所棉花遺傳育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在棉花早熟基因挖掘及分子調(diào)控機(jī)制研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)以中晚熟陸地棉品種魯棉研37號(hào)（L37）和早熟品種魯棉研19號(hào)（L19）為親本進(jìn)行早熟QTL定位，發(fā)現(xiàn)置信區(qū)間存在CONSTANS-like家族成員基因，命名為GhCOL3，并對(duì)該基因的生物學(xué)功能和分子機(jī)制展開(kāi)深入研究，相關(guān)成果以“Characterization and Functional Analysis of CONSTANS-like 3 involved in photoperiodic flowering of Gossypium hirsutum”為題在線(xiàn)（2025年2月12日）發(fā)表在植物學(xué)領(lǐng)域TOP期刊Plant Physiology and Biochemistry（中科院二區(qū)，IF=6.1）。
棉花早熟對(duì)縮短棉花生育期，緩解糧棉爭(zhēng)地矛盾具有重要意義。團(tuán)隊(duì)以L37和L19為試驗(yàn)材料，通過(guò)表達(dá)量檢測(cè)驗(yàn)證了GhCOL3基因在兩個(gè)品種中的表達(dá)水平差異，揭示了其組織表達(dá)譜，研究發(fā)現(xiàn)該基因的表達(dá)具有顯著的晝夜節(jié)律，揭示其參與光周期開(kāi)花途徑的調(diào)控。將該基因在擬南芥中進(jìn)行異源過(guò)表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)能夠延遲植物開(kāi)花；利用VIGS系統(tǒng)在陸地棉中沉默該基因則能使開(kāi)花提前，表明該基因能夠負(fù)調(diào)控植物的開(kāi)花。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析、酵母單雜交和雙熒光素酶檢測(cè)等手段，發(fā)現(xiàn)該基因能夠調(diào)控GhbHLH38和GhBBX31的表達(dá)，進(jìn)而影響陸地棉開(kāi)花因子GhFT的表達(dá)，調(diào)控棉花開(kāi)花進(jìn)程。
本研究揭示了棉花GhCOL3調(diào)控開(kāi)花的生物學(xué)功能和分子機(jī)制，為進(jìn)一步揭示陸地棉光周期開(kāi)花途徑調(diào)控網(wǎng)絡(luò)奠定重要理論基礎(chǔ)，同時(shí)為早熟高產(chǎn)棉花新品種的分子設(shè)計(jì)（基因組選擇與編輯）提供了重要基因資源。
經(jīng)作所宋章強(qiáng)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(xué)基金面上項(xiàng)目（ZR2021MC184和ZR2020MC108）、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（32272194）、國(guó)家棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-15-5）、山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程（CXGC2024A02）等項(xiàng)目的支持。（撰寫(xiě)：宋章強(qiáng) 核稿：張軍）
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2025.109643
