乙烯是一種重要的植物激素。早在20世紀(jì)初就發(fā)現(xiàn)其能促進(jìn)果實(shí)成熟。但直至60年代初期從未成熟的果實(shí)中檢測(cè)出微量乙烯后，才被列為植物激素。其廣泛存在于植物的各種組織、器官中，從種子萌發(fā)到果實(shí)成熟、葉片衰老等整個(gè)生長(zhǎng)周期均發(fā)揮作用。在模式植物中，乙烯代謝通路、生理功能和調(diào)控機(jī)制的研究比較透徹。在棉纖維發(fā)育中乙烯也發(fā)揮重要作用，但其代謝通路和作用機(jī)制還不是很清楚。近日，鄭州大學(xué)農(nóng)學(xué)院李付廣研究員團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)生物信息學(xué)分析，鑒定了棉花中乙烯生物合成及信號(hào)傳導(dǎo)途徑的關(guān)鍵組分；并系統(tǒng)討論和綜述了乙烯在植物表皮毛發(fā)育中的分子機(jī)制，提出了乙烯介導(dǎo)的纖維發(fā)育的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。相關(guān)研究以“Dynamic roles and intricate mechanisms of ethylene in epidermal hair development in Arabidopsis and cotton”為題于2021年12月9日在線發(fā)表于國(guó)際知名期刊《新植物學(xué)家（New Phytologist）》上。

乙烯廣泛參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的不同過(guò)程，其代謝和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)雜多樣，是棉纖維發(fā)育的重要調(diào)控因子。然而，棉花中乙烯通路關(guān)鍵基因的鑒定和功能驗(yàn)證進(jìn)展緩慢，乙烯介導(dǎo)的纖維發(fā)育機(jī)理還不清楚。本文中，作者首先總結(jié)乙烯生物合成和信號(hào)傳導(dǎo)中主要研究進(jìn)展。然后系統(tǒng)地鑒定了棉花中乙烯生物合成和信號(hào)通路的10個(gè)基因家族，共計(jì)148個(gè)基因。通過(guò)對(duì)它們保守結(jié)構(gòu)域、基因結(jié)構(gòu)和表達(dá)模式的分析，重點(diǎn)討論了在胚珠和（或）纖維發(fā)育過(guò)程中優(yōu)勢(shì)或特異表達(dá)的候選基因；通過(guò)總結(jié)乙烯調(diào)控表皮毛和根毛發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制和介導(dǎo)棉纖維發(fā)育的研究進(jìn)展，提出了一個(gè)以乙烯為樞紐的棉纖維發(fā)育調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

通過(guò)對(duì)乙烯調(diào)控不同代謝和生理過(guò)程的系統(tǒng)分析，創(chuàng)制了一個(gè)整合多組學(xué)方法，利用基因工程手段精細(xì)調(diào)控棉花中乙烯的時(shí)空合成水平（和）或信號(hào)強(qiáng)度，精準(zhǔn)進(jìn)行棉花遺傳改良和分子育種的作用模型。

該研究為深入解析乙烯調(diào)控纖維發(fā)育的分子機(jī)理和在棉花育種上的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)際價(jià)值。這項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（31690093和32072022）和創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目（31621005）的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1111/nph.17901