棉花是世界上重要的經(jīng)濟作物之一,，干旱脅迫影響棉花生長，造成棉花纖維品質(zhì)下降,，產(chǎn)量降低,。棉花的干旱脅迫應答受多個基因的調(diào)控，因此挖掘棉花抗旱關鍵基因具有重要的意義,。

近日,，國際知名期刊Plant Science在線發(fā)表了新疆農(nóng)業(yè)大學棉花創(chuàng)新團隊的研究論文“Using association mapping and local interval haplotype association analysis to improve the cotton drought stress response”。該研究提供了一種棉花抗逆關鍵基因挖掘的新思路,，利用棉花中的遺傳群體和自然群體相結(jié)合,，采用關聯(lián)作圖及局部區(qū)間單倍型關聯(lián)分析的方法，對棉花抗旱基因進行挖掘,，并解析了其在棉花干旱脅迫應答中的角色塑造,。

該研究基于抗旱性相關的RIL群體進行QTL區(qū)間的初定位，選擇來源廣泛的自然群體進行QTL區(qū)間的再定位,，利用多態(tài)性KSAP標記與表型的關聯(lián),，展開了對關鍵區(qū)間進一步的挖掘。最終,，110Kb峰值區(qū)域的重疊代表了該QTL區(qū)間的真實性及重要性,，在共定位區(qū)間內(nèi)僅鑒定到一個被注釋為GF14蛋白的關鍵候選基因GhGF14-30,。

圖1 QTL初定位區(qū)間及區(qū)間內(nèi)單倍型關聯(lián)分析

研究人員發(fā)現(xiàn)，GF14蛋白作為一類功能性調(diào)節(jié)蛋白,，在植物中的主要功能是作為初級代謝和信號傳導的關鍵調(diào)節(jié)因子，參與調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育以及對逆境產(chǎn)生的應答,。在棉花中,，目前對GF14蛋白的研究報道大多聚焦于纖維發(fā)育方面。在該研究中,，研究人員發(fā)現(xiàn)僅有的一個GF14蛋白被發(fā)現(xiàn)在QTL定位的峰值重疊區(qū)域,，并針對GF14蛋白在棉花干旱脅迫下扮演的角色進行了探索?；?/span>QTL定位群體本身以及極端資源材料的qRT-PCR分析發(fā)現(xiàn),，GhGF14-30的干旱脅迫應答較為敏感，尤其是在敏旱材料K85-174中,，VIGS沉默前后的表型變化明顯,。證明GF14蛋白確實參與了響應棉花干旱脅迫，并在棉花應對干旱脅迫過程中可能起著重要的作用,。

親本的VIGS材料在受到干旱脅迫后表型上的明顯差異,，也代表著GhGF14-30基因可能在長勢良好的抗旱材料SY321中并不是唯一能夠行使增強植株抗旱性能力的基因，但是在抗旱優(yōu)異基因表達可能相對較少的敏旱材料K85-174中,，GhGF14-30基因又是極為關鍵的,。這種可能，也許會為一些高產(chǎn)高品質(zhì)卻不抗逆的棉花材料帶來新生,。

圖2 GhGF14-30的VIGS試驗

同時,，基于抗旱標記基因的qRT-PCR分析，GhGF14-30在ABA(Abscisic acid)和SOS(Salt overly sensitive)應答通路中都可能扮演著重要的角色,。這些結(jié)果均證明了GhGF14-30基因在棉花干旱脅迫應答過程中的重要性,，為GhGF14-30基因調(diào)控相關分子機制奠定了基礎。

圖3 抗旱相關標記基因qRT-PCR分析

新疆農(nóng)業(yè)大學棉花創(chuàng)新團隊帶頭人陳全家教授為該論文的通訊作者,，在讀博士生高文舉和陳琴副教授為該論文的共同第一作者,。該研究得到了新疆維吾爾自治區(qū)自然科學基金項目(2021D01A92)、自治區(qū)高?？蒲杏媱澴匀豢茖W青年項目(XJEDU2021Y020)和自治區(qū)研究生創(chuàng)新項目（XJ2023G131）等項目的資助,。