乙烯是一种重要的植物激素。早在20世纪初就发现其能促进果实成熟。但直至60年代初期从未成熟的果实中检测出微量乙烯后，才被列为植物激素。其广泛存在于植物的各种组织、器官中，从种子萌发到果实成熟、叶片衰老等整个生长周期均发挥作用。在模式植物中，乙烯代谢通路、生理功能和调控机制的研究比较透彻。在棉纤维发育中乙烯也发挥重要作用，但其代谢通路和作用机制还不是很清楚。近日，郑州大学农学院李付广研究员团队通过系统生物信息学分析，鉴定了棉花中乙烯生物合成及信号传导途径的关键组分；并系统讨论和综述了乙烯在植物表皮毛发育中的分子机制，提出了乙烯介导的纤维发育的调控网络。相关研究以“Dynamic roles and intricate mechanisms of ethylene in epidermal hair development in Arabidopsis and cotton”为题于2021年12月9日在线发表于国际知名期刊《新植物学家（New Phytologist）》上。
乙烯广泛参与植物生长发育的不同过程，其代谢和信号转导复杂多样，是棉纤维发育的重要调控因子。然而，棉花中乙烯通路关键基因的鉴定和功能验证进展缓慢，乙烯介导的纤维发育机理还不清楚。本文中，作者首先总结乙烯生物合成和信号传导中主要研究进展。然后系统地鉴定了棉花中乙烯生物合成和信号通路的10个基因家族，共计148个基因。通过对它们保守结构域、基因结构和表达模式的分析，重点讨论了在胚珠和（或）纤维发育过程中优势或特异表达的候选基因；通过总结乙烯调控表皮毛和根毛发育的分子调控机制和介导棉纤维发育的研究进展，提出了一个以乙烯为枢纽的棉纤维发育调控网络。
通过对乙烯调控不同代谢和生理过程的系统分析，创制了一个整合多组学方法，利用基因工程手段精细调控棉花中乙烯的时空合成水平（和）或信号强度，精准进行棉花遗传改良和分子育种的作用模型。
该研究为深入解析乙烯调控纤维发育的分子机理和在棉花育种上的应用提供了理论基础和实际价值。这项工作得到了国家自然科学基金（31690093和32072022）和创新研究群体项目（31621005）的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1111/nph.17901