Advanced Science杂志在线发表了来自中国科学院分子植物科学卓越创新中心陈晓亚研究组和黄金泉团队的最新研究成果。该研究论文题为《Regulation of Glandular Size and Phytoalexin Biosynthesis by a Negative Feedback Loop in Cotton》，深入探讨了棉花中VQ蛋白JAVL和MYC-like蛋白GoPGF之间形成的负反馈回路如何调节棉花色素腺体大小和天然产物的生物合成。

 

在自然界中，植物为了抵御病虫害的威胁，演化出了各种防御结构。在棉花这一重要经济作物中，色素腺体作为关键的分泌腔类防御结构，广泛分布在棉花的茎、叶、花和种子等器官中。这些腺体是棉花主要次生代谢产物的贮存“仓库”，包含了多种具有防御作用的挥发性和非挥发性萜类化合物。尽管已知有基因与色素腺体发育相关，但关于其精确调节机制的研究仍较少。

 

此次研究发现，棉花中的VQ蛋白JAVL与MYC2-like转录因子GoPGF之间存在着一个负反馈调节机制。GoPGF能够激活JAVL的转录，而JAVL反过来抑制GoPGF的转录。这种负反馈回路确保了两者表达量的平衡，进而控制了色素腺体的大小和次生代谢化合物的含量。此外，JAVL还能抑制茉莉素生物合成途径的关键基因AOS的转录，而GoPGF则能激活AOS的转录，并通过与JAVL的相互作用来减弱其激活作用，维持茉莉素含量的稳定。

 

研究还揭示了GoPGF和JAVL的比例（G/J）是决定棉花色素腺体大小和植保素类化合物含量的关键因素。在正常情况下，G/J的mRNA和蛋白质水平较低，JAVL通过抑制GoPGF和AOS的转录来维持较低的茉莉素水平、正常的色素腺体大小和防御化合物的基础水平。然而，当G/J比例显著上升时，JAVL的抑制作用减弱，导致GoPGF和AOS的表达量上升，从而促进茉莉素积累、色素腺体增大和防御化合物增加，使植物具备更强的抗病虫能力。

 

这项研究不仅为理解棉花色素腺体发育的调控机制提供了新的视角，也为提高棉花的综合利用价值和增强其对病虫害的天然抗性提供了新策略。该研究得到了科技创新2030-重大项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金等多项科研资金的支持。