黄麻（Corchorus L.；2n = 14）是世界上仅次于棉花的第二大天然纤维来源，素有“黄金纤维”的美誉。印度、孟加拉国和中国是世界上黄麻纤维的主要供应国。黄麻纤维质地柔软，有光泽、纤维强度高、吸水性好、低价格、可再生、易降解的优点，是麻纺工业的重要原料。根据联合国粮农组织的数据，目前全球黄麻纤维年产量为3,422,876吨，产值23亿美元。
株型是农作物生产和育种的重要性状。以半矮秆利用为标志的“绿色革命”，提高了水稻、玉米等作物单产和抗倒伏能力。同样，株高性状直接影响黄麻的纤维产量。因此，利用矮杆种质资源挖掘株高相关性状遗传位点与关键基因，对黄麻纤维产量与品质遗传改良具有重要意义。
2024年3月27日，滚球麻类研究室张立武教授团队在植物科学经典期刊《The Plant Journal》（植物学杂志）在线发表了题为“Cloning and functional mechanism of the dwarf gene gba affecting stem elongation and cellulose biosynthesis in jute (Corchorus olitorius)”的研究论文，解析了黄麻株高调控基因Cogid1a的作用机制，阐明了黄麻内源赤霉素通过上调次级细胞壁关键转录因子CoMYB46表达来调控纤维发育的新机制。
该研究在黄麻种质资源中筛到了一个节间距变短且对赤霉素不敏感的矮杆突变体“广巴矮”（gba），通过与“泰字4号”（TZ4）杂交衍生F2和F2:3群体。构建高密度遗传图谱并对3个株型相关性状进行QTL分析，共鉴定出25个QTL，其中，qPHIL5表现为主效QTL，株高和节间距在两个群体的平均解释表型变异分别为 54.33%和 66.31%，增效基因来自于 TZ4。亲本间基因克隆测序比较，发现gba中的CoGID1a点突变导致形成终止密码子，该基因无法正常表达。通过转基因分析和病毒诱导基因沉默等方法，明确候选基因CoGID1a突变导致黄麻主茎节间距缩短、株高降低，遗传互补验证了CoGID1a 基因是导致gba矮秆的目的基因。
近等基因系激素含量测定显示，Cogid1a突变导致gba中内源赤霉素积累。酵母双杂实验表明，Cogid1a不能与生长抑制因子CoDELLAs相互作用。转录组分析显示，gba中与赤霉素和纤维素合成有关基因的表达上调。荧光素酶实验证明，gba中内源赤霉素积累促进了次级细胞壁关键转录因子CoMYB46基因的表达。酵母单杂实验表明，CoMYB46调控纤维素合成酶基因CoCesA7的表达来影响纤维素合成。研究结果揭示了黄麻CoGID1a基因介导内源赤霉素调控纤维素合成的新机制。
图1 黄麻矮秆基因gba克隆及其影响主茎伸长和纤维素合成的作用机制
滚球麻类研究室坚持了70余年的麻类作物遗传育种与综合利用研究。这是继发表在《Plant Biotechnology Journal》（2020和2021）、《Plant Communications》（2024）期刊论文的又一力作。滚球体育·（中国）股份有限公司博士研究生李秦、已毕业硕士研究生陈思远为该研究论文的第一和第二作者，张立武教授为通讯作者。滚球麻类团队祁建民教授、方平平副教授、陶爱芬副研究员和徐建堂副研究员等参与了研究。该研究得到国家自然科学基金项目（31771369）、福建省自然科学基金项目（2023J01443）和国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-16）等经费资助。
原文链接：http://doi.org/10.1111/tpj.16724
