新材料：初の綿花繊維の初期発育単細(xì)胞時(shí)空間群學(xué)的スペクトル発表

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院綿花研究所によりますと、同所の馬雄風(fēng)研究員チームは単細(xì)胞転寫群、空間転寫群及び空間代謝群を結(jié)合した初めての綿花繊維の初期発育マップの構(gòu)築に成功し、このマップを利用して綿花の重要な遺伝子の発現(xiàn)パターン及び代謝経路との関係を識(shí)別し、繊維発育過(guò)程におけるコア制御メカニズムを分析し、綿花繊維の品質(zhì)をさらに改良し、繊維生産量を高めるために新しい構(gòu)想を提供した。関連研究成果は國(guó)際的に有名な定期刊行物「自然?通信」に発表された。

綿花は紡績(jī)工業(yè)の主要原料である。綿花繊維は種子外表皮表面の単細(xì)胞から発育し、種子発育の初期段階では約25%の胚珠表皮細(xì)胞が綿花繊維に分化し、4つの異なる段階、すなわち開始段階、伸長(zhǎng)と初期壁形成段階、二次壁肥厚段階、繊維成熟段階を経験しなければならない。最初の2段階で種子ごとに発生する繊維の數(shù)と長(zhǎng)さが決定され、最終的な綿花繊維の生産量に直接影響を與える。後の2段階は細(xì)胞壁の肥厚に関連し、繊維強(qiáng)度と細(xì)さを決定し、最終的な綿花繊維品質(zhì)に直接影響を與える。

しかし、上述の発育段階を決定する制御機(jī)構(gòu)はまだ未知であることが大きい。そのため、細(xì)胞発育の運(yùn)命を決定し、綿繊維の開始、延伸を制御するメカニズムを解析し、綿繊維の生産量と品質(zhì)を高めるために新しい道を提供する。

研究チームは陸綿標(biāo)準(zhǔn)系TM-1を研究材料とし、綿花繊維の早期発育の単細(xì)胞転寫群図譜、空間転寫群図譜及び空間代謝群図譜を描き、多層の綿花繊維の発育開始の動(dòng)的制御ネットワークを構(gòu)築し、繊維細(xì)胞の発育過(guò)程における遺伝子発現(xiàn)パターンを高解像度で捕捉できるだけでなく、遺伝子発現(xiàn)と密接に関連する代謝変化も明らかにし、現(xiàn)在の繊維細(xì)胞発育研究における技術(shù)的空白を埋めることができる。

紹介によると、チームはさらに多群學(xué)的な共同分析を通じて、綿花繊維の発育を制御する重要な遺伝子を同定し、その中のいくつかの遺伝子を選択して機(jī)能検証を行い、BEE 3遺伝子が繊維の発育を制御する過(guò)程で重要な役割を果たすことを発見(jiàn)し、この遺伝子の超発現(xiàn)は胚珠表皮細(xì)胞の繊維細(xì)胞への発育を著しく促進(jìn)することができる。

現(xiàn)在、チームは高衣分材料中綿113の中で、この遺伝子の機(jī)能機(jī)序に対して遺伝解析を行い、優(yōu)れた等位変異を発掘し、高衣分綿品種の育成に価値のある分子マーカーを開発している。綿繊維の発育開始過(guò)程における?yún)g細(xì)胞群學(xué)データ、空間転寫群データなどはすでに共有されている。