近日，浙江農林大學農學院已畢業碩士生余笠、趙萱和教師戎均康在《Plant Physiology》（中科院1區Top，IF: 7.6）發表題為“Functionally differentiated GL2-interacting-repressor 1 homoeologs regulate epidermal hair development of Gossypium hirsutum”（《功能分化的GL2互作抑制同源基因在調控陸地棉表皮毛發育》）的研究論文。

棉花為重要的經濟作物，其纖維是天然紡織原材料，因此，表皮毛是棉花最重要的農藝性狀。根據生長發育組織不同可分為：長纖維（天然纖維），短纖維（紙幣、火藥）和莖桿茸毛（防御病蟲害）等部分。表皮毛產生與發育的分子機理一直是棉花基礎研究中的重點領域。該研究發現了莖桿表皮毛“開關”基因GhGIR1D，明確了陸地棉A亞組與D亞組GhGIR1基因在調控莖桿茸毛和棉花種子短絨的功能分化。

前期研究發現，亞洲棉種子短絨由A08染色體GaGIR1基因調控。本研究通過構建半野生陸地棉與現代陸地棉雜交群體，首次將控制陸地棉莖桿光桿性狀的主效位點精確定位于D08染色體短臂，并鑒定出關鍵基因GhGIR1D。該基因作為表皮毛發育的分子"開關"，其沉默可激活莖桿茸毛形成，而過表達則抑制該表型。值得注意的是，種子短絨調控基因GaGIR1與GhGIR1D雖同源卻呈現功能分化：GaGIR1通過阻斷GhHD1D-GhHOX3復合體形成，抑制下游靶基因GhRDL1表達，從而調控種子短絨起始。GhGIR1D通過與GhHD1A-GhHOX3蛋白互作負調控莖桿表皮毛的形成。

通過大量半野生陸地棉茸毛表型，啟動子單倍型與表達量的關聯分析，發現GhGIR1D啟動子Hap I型與高表達特征顯著相關，揭示了半野生棉種質資源中莖桿光桿性狀的遺傳基礎。本研究還發現HD-ZIP IV轉錄因子GhHD1是表皮毛的正調控因子，與GhGIR1存在負調控關系。GhHD1的兩個同源基因對在調控不同組織表皮毛上存在劑量效應。該成果為解析棉花表皮毛發育分子網絡提供了新視角，對纖維品質改良育種具有重要指導意義。

浙江農林大學現代農學院碩士余笠（浙江大學現代種業研究所在讀博士生）和趙萱為論文共同第一作者；浙江農林大學戎均康教授為論文通訊作者。浙江農林大學為第一和通訊作者單位。浙江農林大學曹躍芬講師、丁明全教授、吳剛教授、馮圣軍副教授；浙江大學關雪瑩研究員；中棉所何守樸研究員、杜雄明研究員也參與了該項工作。本研究得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金項目的資助。