棉花TT2同源基因GhTT2-3A与棕色纤维色素合成及产量品质的关系

天然彩色棉具有广阔的应用前景。项目组前期的表达分析表明棉花TT2同源基因GhTT2-3A与棕色纤维色素的合成调控相关。本项目拟从基因定位、转基因功能分析和启动子特性分析三个方面分析GhTT2-3A基因与棕色纤维基因Lc1的关系，GhTT2-3A基因的生物学功能， 以及白色棉和棕色棉相应启动子的活性。项目的完成可以阐明棉花纤维棕色色素的合成的调控途径，明确色素合成与纤维生长发育的关系，为彩色棉的品种选育和基因工程改良等提供理论支撑；同时也能为研究棉花纤维发育的分子机理提供新的材料和视角，具有重要的理论意义和应用价值。

棕色棉是目前应用最广的天然彩色棉材料。在前期研究的基础上，课题利用深度测序技术分析了棕色纤维与白色纤维的基因表达谱，结合生化分析进一步明确了棕色纤维中原花色素的主要成分和合成途径。通过基因克隆、表达和定位分析，确定Lc1的候选基因为TT2-3A。棉花转基因分析表明超量表达TT2-3A基因促进棉花愈伤中的PA合成，在纤维中上调TT2-3A基因能部分重复棕色纤维的表型。这些结果表明GhTT2-3A基因就是Lc1基因，它在纤维中的高表达促进原花色素的合成和积累，进而形成棕色纤维。数字表达谱分析还表明，Lc1基因可能直接或间接地影响棉花纤维的多种分子过程（如氧化磷酸化和囊泡运输等），从而影响棉花纤维的生长发育。课题从基因水平阐明了Lc1控制棉花棕色纤维的色素合成和影响棉花生长发育的可能机制，为棉花特别是彩色棉的基因工程改良奠定了理论基础。