乙烯是一種重要的植物激素。早在20世紀初就發現其能促進果實成熟。但直至60年代初期從未成熟的果實中檢測出微量乙烯后，才被列為植物激素。其廣泛存在于植物的各種組織、器官中，從種子萌發到果實成熟、葉片衰老等整個生長周期均發揮作用。在模式植物中，乙烯代謝通路、生理功能和調控機制的研究比較透徹。在棉纖維發育中乙烯也發揮重要作用，但其代謝通路和作用機制還不是很清楚。近日，鄭州大學農學院李付廣研究員團隊通過系統生物信息學分析，鑒定了棉花中乙烯生物合成及信號傳導途徑的關鍵組分；并系統討論和綜述了乙烯在植物表皮毛發育中的分子機制，提出了乙烯介導的纖維發育的調控網絡。相關研究以“Dynamic roles and intricate mechanisms of ethylene in epidermal hair development in Arabidopsis and cotton”為題于2021年12月9日在線發表于國際知名期刊《新植物學家（New Phytologist）》上。

乙烯廣泛參與植物生長發育的不同過程，其代謝和信號轉導復雜多樣，是棉纖維發育的重要調控因子。然而，棉花中乙烯通路關鍵基因的鑒定和功能驗證進展緩慢，乙烯介導的纖維發育機理還不清楚。本文中，作者首先總結乙烯生物合成和信號傳導中主要研究進展。然后系統地鑒定了棉花中乙烯生物合成和信號通路的10個基因家族，共計148個基因。通過對它們保守結構域、基因結構和表達模式的分析，重點討論了在胚珠和（或）纖維發育過程中優勢或特異表達的候選基因；通過總結乙烯調控表皮毛和根毛發育的分子調控機制和介導棉纖維發育的研究進展，提出了一個以乙烯為樞紐的棉纖維發育調控網絡。

通過對乙烯調控不同代謝和生理過程的系統分析，創制了一個整合多組學方法，利用基因工程手段精細調控棉花中乙烯的時空合成水平（和）或信號強度，精準進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控纖維發育的分子機理和在棉花育種上的應用提供了理論基礎和實際價值。這項工作得到了國家自然科學基金（31690093和32072022）和創新研究群體項目（31621005）的支持。

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