棉花（Gossypium spp.）是一种重要的经济作物，叶片是棉花光合作用和有机合成的主要器官。叶片形状对光合效率和冠层形成有重要影响，从而影响棉花产量。以往研究表明，LMI1（LATE MERISTEM IDENTITY1）是调控叶片形状的关键基因，敲除LMI1可以改变植株叶型，但是过表达该基因会如何影响性状，暂未有报道。

近期，中国农业科学院生物技术研究所张锐研究员团队完成的题为“GbLMI1 over-expression improves cotton aboveground vegetative growth” 的研究在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2024年10期正式发表。

本研究将LMI1基因插入35S启动子表达载体，通过遗传转化获得过表达LMI1的棉花植株（OE）。对T1和T2代转基因植株性状的统计分析显示，与野生型（WT）相比，OE植株的叶片明显更大，茎更粗，干重明显增加。此外，主脉和叶柄的植物切片显示，OE植株细胞数量明显增多。此外，RNA-seq分析显示，与赤霉素合成相关的基因和NAC基因家族在OE和WT植株之间存在表达差异，表明LMI1参与了次生壁的形成和细胞增殖，从而促进了茎的增粗。此外，GO分析在钙离子结合条目富集；KEGG分析表明在脂肪酸降解、磷脂酰肌醇信号转导系统和cAMP（环磷酸腺苷）信号通路富集。结果表明，LMI1过表达植株对赤霉素激素信号反应灵敏，影响信使信号（cAMP、Ca²⁺），从而放大了这一功能，促进了地上部营养生长。本研究发现，LMI1大大提高了棉花的营养生长，为棉花高产奠定基础。

LMI1转基因棉花植株的表型分析

过表达LMI1促进棉花地上部的营养生长

中国农业科学院生物技术研究所张锐研究员和塔里木大学何良荣研究员为该论文的通讯作者，已毕业硕士研究生种智力、农科院生物所魏云晓助理研究员为该论文的共同第一作者。

该研究得到国家自然科学基金项目（5201101621）的资助。

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‍https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311923001624‍

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