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? ? 時至今日，雖然化纖產品逐漸被消費者所接受，但天然纖維仍因其優良的特性受到熱捧，而許多化纖產品也在性能方面對天然纖維進行模仿。純棉衣物具有舒適度高、透氣性佳、親膚等優點，棉花也因之成為了使用*廣泛的天然纖維，我國近幾年棉花產量不斷下降，而優質棉產量更是存在巨大的缺口。如何大幅度改變棉花品質，滿足國人對高品質純棉衣物的需求呢？
????眾所周知，棉花長度是決定棉纖維質量的一個重要因素，長絨棉就因此而被譽為“棉中**”，如果能夠使長絨棉的產量增加，就能緩解這一問題。
????近日，中科院上海生科院植物生理生態研究所陳曉亞院士研究組*新克隆鑒定了一個控制棉纖維伸長的關鍵基因，在未來或能解決這一問題。
????發現，*有價值的基因
????據統計，全世界超過80個國家種植棉花。中國是*大的原棉生產國和消費國，直接從事棉紡織及相關行業的人員達到2000多萬，間接從業人員多達1億。棉紡產業在我國國民經濟中具有舉足輕重的地位，而我國每年的棉花自給率只有70%左右，高檔優質原棉的自給率更低，每年需進口一百多萬噸優質原棉。
????陳曉亞告訴記者，棉纖維是由棉花種子表皮細胞分化而來，是高等植物中伸長*快、合成纖維素*多的單細胞。其發育過程可分為分化與突起、迅速伸長、次生壁合成以及脫水成熟4個部分重疊的時期，其中纖維伸長和次生壁合成與品質性狀的關系*為密切。然而到目前為止，關于棉纖維發育、尤其是纖維伸長調控的研究還相對較少。
????通過關聯分析和遺傳定位，研究團隊發現了一個含有同源異型框的轉錄因子ghhox3，它與棉纖維伸長相關。
????此次 “捕獲”的名為“ghhox3”的基因隱藏在棉花眾多基因中，是具有重要育種價值的棉纖維伸長基因。研究組發現ghhox3編碼一個轉錄因子，通過與赤霉素途徑的負調控因子della蛋白結合響應激素信號，促進棉纖維細胞伸長，為進一步解析植物細胞伸長的分子機理、克隆棉纖維發育新基因打下了基礎，也為棉纖維品質改良提供了靶標基因。
???? “在棉花體中提高ghhox3的表達可以增加棉纖維長度，而抑制該基因表達則可使纖維顯著變短。”陳曉亞在試驗中發現， ghhox3低表達的棉纖維展開僅一厘米左右的長度，而ghhox3高表達的棉纖維長度則是低表達棉纖維的幾倍。
????這意味著ghhox3在纖維伸長的過程中發揮了重要作用，左右ghhox3在棉花體中的表達就可以讓棉纖維“自如延展”。陳曉亞說：“這是迄今為止發現的控制棉纖維長度*有價值的基因之一。”
????之所以這樣說，是因為這一基因的“捕獲”不僅為將來的研究指明了方向，還連帶解決了另一個重要問題。
????一直以來，俗稱“綠色革命激素”的赤霉素促進綿纖維伸長的作用機理問題困擾著不少科學家，而找到控制棉纖維長度的關鍵基因后，這一問題也就迎刃而解。
???? “赤霉素促進植物細胞伸長，但赤霉素促進棉纖維伸長的作用機理以往并不清楚?！标悤詠喐嬖V記者。
????研究組為揭示植物激素赤霉素在纖維發育過程中的調控機理，在實驗中將ghhox3作為“誘餌”進行篩選，發現它可與同一類的另一轉錄因子結合，形成與棉纖維伸長相關的異源二聚體；而赤霉素途徑的負調控因子della蛋白則會與該轉錄因子“競爭”，“搶占”與ghhox3結合的“先機”，阻礙二聚體的形成。在赤霉素濃度升高時，della蛋白被迅速降解，與之“綁定”的ghhox3得以“釋放”，形成高活性的二聚體，激活下游基因的表達，促進棉纖維伸長。
????據了解，相關研究論文已于近日發表在了國際學術期刊《自然—通訊》上。
????未來，改良棉纖維品質
????這一研究并沒有結束，在現在看來，僅僅發現這一基因是不夠的。
???? “從目前來的實驗結果而言，現在的實驗對棉纖維的伸長效果還不是很明顯?！?陳曉亞說。
???? ghhox3被克隆鑒定后，研究人員可以通過實驗手段“改造”這一基因，使棉纖維受其作用，從而延長長度。除此之外，還可以通過對其進行研究，找到一系列與棉纖維長度有關的下游基因。
????在這個研究組之前發表的論文中，已經發現有兩個棉花細胞壁松弛蛋白基因對棉纖維發育具有促進作用。這次的實驗我們進一步證明，ghhox3可以直接結合這兩個基因啟動子上的順式元件并激活它們的表達，而細胞壁延展正是棉纖維伸長的必需條件。
????而之前發現的兩個棉花細胞壁松馳蛋白基因，正在ghhox3眾多下游基因之中。
????可以預想，在越來越多的關鍵基因被發現后，棉纖維長度將會普遍延長。
????據相關人士推算，2014年我國長絨棉的產量約為7萬噸左右，而國家統計局*新的數據表示，2014年全國棉花總產量達到了616.1萬噸，種植面積4219.1公頃，優質棉花產量僅僅夠得上普通棉花產量的零頭，這其中的差距不可小視。而科研成果要快速實現產業化，也需要業界的對這一問題產生足夠的重視。
????陳曉亞說：“纖維的伸長是一個復雜的調控過程，為進一步發掘ghhox3的其他下游基因，研究組通過高通量測序技術篩選到90個差異表達的功能基因，為棉纖維品質改良提供了一批重要候選基因?！?
????未來將會有更多的功能基因被挖掘，與已發現的90個差異表達的功能基因進行了比對。該研究組表示，今后將對這些基因做進一步選拔，盡快找出其中的關鍵基因，將研究成果應用在培育優質棉上。

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