中国农业科学｜甘肃农业大学宿俊吉教授课题组：陆地棉GhSUVs开花关键基因功能鉴定及育种演化

棉花（Gossypium spp.）是全球重要的经济作物，为纺织工业提供主要天然纤维，同时兼具油料和蛋白资源价值。2021年12月29日农业农村部印发《“十四五”全国种植业发展规划》， 提出要大力推广适宜机械化采收的高产、优质、早熟、抗逆品种。西北内陆棉区作为我国最重要的棉花主产区，受限于无霜期短，有效积温偏低等自然条件，棉花产量和纤维品质的提升受到明显制约， 同时也对机械化采收的顺利实施造成影响。开花期是衡量棉花早熟性的重要指标之一。因此，挖掘并解析调控陆地棉开花时间的关键基因，对提升其早熟性、适应机械化采收需求具有重要的科学意义与应用价值。

近期， 甘肃农业大学生命科学技术学院宿俊吉教授课题组完成的题为“陆地棉GhSUVs开花关键基因功能鉴定及育种演化”的研究在《中国农业科学》2026年第59卷15期正式发表。

该研究以拟南芥SUV家族蛋白序列作为参考序列，采用HMMER、MEME、TBtools等分析工具对SUV家族成员在陆地棉中进行全基因组水平鉴定和分析。基于RNA-seq与RT-qPCR联合分析筛选该家族成员中调控开花的候选基因。通过病毒诱导基因沉默（virus induced gene silencing，VIGS）技术验证候选基因在调控陆地棉开花中的功能。基于419份陆地棉种质资源的重测序数据，并通过Sanger测序验证GhSUV1内部SNP；分析不同棉花生态区等位基因频率和遗传分化指标。

结果显示，通过全基因组鉴定，在水稻等9种高等植物中共鉴定到200个SUV同源蛋白，系统发育分析将其划分为SUVH类和SUVR类，整体进化较为保守。陆地棉中共鉴定到28个GhSUV基因，其扩张主要由多倍化事件驱动，且多数共线基因对Ka/Ks<1，表明其受到强烈纯化选择。

结构与基序分析显示，同一类群成员具有较高一致性。启动子分析表明，GhSUV基因富集光信号和激素响应元件，提示其在棉花生长发育过程中参与多种调控路径。

RNA-seq数据和RT-qPCR分析表明，GhSUV1和GhSUV13在早熟材料中相对表达量较高，同时，在叶片与部分花器官中高水平表达。

利用VIGS对GhSUV1和GhSUV13进行功能鉴定。结果表明，与对照相比，抑制GhSUV1表达的植株现蕾和开花分别延迟5.6和6.0 d，抑制GhSUV13表达植株较对照延迟5.8和6.8 d。

此外，抑制GhSUV1和GhSUV13表达后棉花中开花相关基因GhSOC1、GhAP1、GhFT和GhCAL的表达量显著降低，而GhSVP的表达量显著升高，表明GhSUV1和GhSUV13均参与开花调控。

序列分析发现GhSUV1外显子区域存在一个与开花时间显著相关的SNP位点，其早花GG等位变异随纬度升高而增加。遗传分化指数和核苷酸多样性分析显示，GhSUV1基因组区域在早熟和晚熟品种间存在显著差异，提示其可能受到育种选择。

综上，GhSUV1和GhSUV13参与陆地棉开花调控，其中，GhSUV1的优异等位变异与早花性状密切相关并受到育种选择。

甘肃农业大学生命科学技术学院宿俊吉教授和王彩香教授为该论文的共同通信作者，魏佳智为第一作者。

该研究得到了国家自然科学基金（32572431）、新疆自治区重点研发任务专项（2025B02001-2）、新疆棉花产业技术体系（XJARS-03-06）的资助。

全文链接：

《陆地棉GhSUVs开花关键基因功能鉴定及育种演化》

文献引用：

魏佳智, 张文姣, 赵岩, 李颖, 巨吉生, 杨军宁, 冯誉誉, 马雄风, 宿俊吉, 王彩香. 陆地棉GhSUVs开花关键基因功能鉴定及育种演化[J]. 中国农业科学, 2026, 59(15): 3252-3266.

WEI JIAZHI, ZHANG WENJIAO, ZHAO YAN, LI YING, JU JISHENG, YANG JUNNING, FENG YUYU, MA XIONGFENG, SU JUNJI, WANG CAIXIANG. Functional Identification and Breeding Evolution of the Key Flowering Gene GhSUVs in Upland Cotton[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(15): 3252-3266.

支持单位：