記者1月21日從中國農業科學院棉花研究所獲悉，棉花該所馬雄風研究員團隊成功構建了首個結合單細胞轉錄組、纤维学图空間轉錄組及空間代謝組的起始棉花纖維起始發育圖譜，利用該圖譜可識別棉花關鍵基因的发育表達模式及其與代謝途徑的關係，剖析纖維發育過程中的单细核心調控機製，為進一步改良棉花纖維品質、胞时布提高纖維產量提供了新思路。空组相關研究成果發表在國際知名期刊《自然·通訊》上。棉花

棉花是纤维学图紡織工業的主要原料。棉花纖維是起始由種子外表皮表麵的單細胞發育而來，在種子發育的发育早期階段，約有25%的单细胚珠表皮細胞分化成棉絮纖維，並要經曆四個不同的胞时布階段，即起始階段、空组伸長和初生壁形成階段、棉花次生壁增厚階段、纖維成熟階段。前兩個階段決定了每個種子產生的纖維數量和長度，將直接影響最終棉花纖維產量；後兩個階段與細胞壁增厚相關，決定了纖維強度和細度，並將直接影響最終的棉花纖維品質。

然而，決定上述發育階段的調控機製在很大程度上仍然未知。因此，解析決定細胞發育命運以及調控棉纖維起始、延伸的機製，將為提高棉花纖維產量和品質提供新途徑。

研究團隊以陸地棉標準係TM-1為研究材料，繪製了棉花纖維早期發育的單細胞轉錄組圖譜、空間轉錄組圖譜以及空間代謝組圖譜，構建了一個多層次的棉花纖維起始發育的動態調控網絡，不僅能以高分辨率捕捉纖維細胞發育過程中的基因表達模式，還能揭示與基因表達密切相關的代謝變化，填補了目前在纖維細胞發育研究中的技術空白。

據介紹，團隊通過進一步多組學聯合分析，鑒定到一批調控棉花纖維起始發育的關鍵基因，並選擇了其中的一些基因進行功能驗證，發現BEE3基因在調控纖維起始發育過程中發揮關鍵作用，該基因的超表達可以顯著促進胚珠表皮細胞發育為纖維細胞。

目前，團隊正在高衣分材料中棉113中，對該基因的功能機製進行遺傳解析，發掘優異等位變異，以期為高衣分棉花品種培育開發有價值的分子標記。而棉花纖維起始發育過程中的單細胞組學數據、空間轉錄組數據等都已進行了共享。