中国农业科学｜石河子大学李鸿彬教授课题组探析陆地棉GDSL脂肪酶基因GhGELP23D对植物细胞伸长发育的影响

陆地棉（Gossypium hirsutum L.）是全球广泛栽培的纤维作物，为纺织工业提供了主要的植物纤维原料。棉纤维是一种由胚珠表皮发育而来的独特单细胞结构，不仅具有重要的经济价值，还被广泛用作探究单细胞伸长与细胞壁合成的经典生物学模型。棉纤维发育可分为4个重叠过程：纤维起始、伸长、次生壁加厚和成熟。其中，快速伸长期决定了纤维的长度和品质，是影响棉花经济性状的关键时期。因此，探索纤维伸长的调控机制，为提升棉花纤维品质、推动纺织产业发展提供了关键支撑。

近期， 石河子大学生命科学学院李鸿彬教授课题组完成的题为“陆地棉GDSL脂肪酶基因GhGELP23D对植物细胞伸长发育的影响”的研究在《中国农业科学》2026年第59卷16期正式发表。

该研究以陆地棉纤维为材料克隆GhGELP23D。采用生物信息学方法分析GhGELP23D蛋白的理化性质、结构特征及系统进化关系，利用PlantCARE预测其启动子顺式作用元件，结合公共转录组数据和RT-qPCR数据分析基因的表达特征。构建GhGELP23D启动子GUS报告载体，在拟南芥稳定转化体系中检测GhGELP23D的组织表达特异性。通过烟草叶片瞬时表达系统，对GhGELP23D蛋白进行亚细胞定位。利用花序浸染法获得异源表达GhGELP23D的转基因拟南芥株系GhGELP23D-OE，并分析其表型变化。同时，利用病毒诱导基因沉默（VIGS）技术在陆地棉中沉默GhGELP23D，通过RT-qPCR检测其沉默效率，并观察GhGELP23D-VIGS株系纤维长度的变化。

结果显示，GhGELP23D编码一个由356个氨基酸组成的稳定、弱碱性、亲水性蛋白，其结构包含典型信号肽。

转录组表达和RT-qPCR数据显示，GhGELP23D在纤维伸长期高表达。

亚细胞定位结果表明，GhGELP23D蛋白定位在胞外间隙。启动子组成分析显示，GhGELP23D包含光、激素和胁迫等多种顺式作用元件；组织染色结果显示，GhGELP23D启动子在拟南芥多种组织中均可驱动报告基因表达，表明其具有广泛的组织表达特性。

在异源表达GhGELP23D拟南芥中显著促进植株生长发育，GhGELP23D-OE拟南芥株系的株高显著增加，主根和根毛的长度显著提升，在突变体背景中回补表达GhGELP23D后，其主根和根毛长度得到明显恢复并基本达到野生型水平。GhGELP23D-VIGS棉花株系的纤维长度较空载对照植株显著降低，平均下降约13.14%。

综上，GhGELP23D编码一类定位于胞外间隙的GDSL脂肪酶，在棉纤维伸长期高表达，并影响植物细胞伸长发育过程。

石河子大学生命科学学院李鸿彬教授和王斐副教授为该论通信作者，陈豪华为第一作者。该研究得到了新疆维吾尔自治区天山英才项目（2022TSYCCX0121）、国家自然科学基金面上项目（32570642）、新疆维吾尔自治区科技项目（2024A02002-3）、新疆生产建设兵团科技项目（2023ZD052）、石河子大学科技项目（RCZK202471，GJHZ202302，CXBJ202309）的资助。

全文链接：

《陆地棉GDSL脂肪酶基因GhGELP23D对植物细胞伸长发育的影响》

文献引用：

陈豪华, 陈港, 冯健庭, 解静, 李倩倩, 王斐, 李鸿彬. 陆地棉GDSL脂肪酶基因GhGELP23D对植物细胞伸长发育的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(16): 3496-3508.

CHEN HaoHua, CHEN Gang, FENG JianTing, XIE Jing, LI QianQian, WANG Fei, LI HongBin. Effects of the GDSL Lipase Gene GhGELP23D from Gossypium hirsutum on Plant Cell Elongation Development[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(16): 3496-3508.

支持单位：