1月22日，Nature Communications發(fā)表了植物功能基因組學研究的重要成果。該成果由南京農(nóng)業(yè)大學張?zhí)煺婧椭锌圃荷虾Ｖ参锷砩鷳B(tài)研究所陳曉亞兩個團隊合作完成的植物腺體形成基因圖位克隆與功能分析研究論文。這是第一個利用正向遺傳學手段圖位克隆的棉花基因。馬丹博士與胡艷副教授為共同第一作者。本項目由國家自然科學基金和國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973計劃）的共同支持完成。

    腺體普遍存在于植物界，是植物產(chǎn)生各種次生代謝化合物的主要器官。次生代謝產(chǎn)物則是天然產(chǎn)物的寶庫，是藥物開發(fā)的源頭。例如治療瘧疾的高效藥物青蒿素就是由青蒿的腺體分泌產(chǎn)生的。因此，對植物腺體器官的分化發(fā)育調(diào)控的研究，對于合理開發(fā)植物天然產(chǎn)物的利用也提供了重要的理論基礎。

    腺體分布于棉花植物整個植株的各個部位。棉花腺體產(chǎn)生的主要次生代謝產(chǎn)物是棉酚（gossypol）。棉酚是一種黃色多酚羥基雙萘醛類化合物。由于棉酚具有誘導細胞程序性凋亡，降低細胞的鉀離子濃度等特點，因此對病原微生物、昆蟲和哺乳動物都會產(chǎn)生毒性。分布于棉花全身的腺體也成為了一道抗病蟲害的防御體系。棉花各個組織器官中，棉籽的棉酚含量相對最高。棉籽中還含有極為豐富的蛋白質(zhì)、脂肪。棉籽油和棉籽蛋白分別占世界食用植物油和蛋白質(zhì)總供應量的10%和6%。但是，棉籽中含有有毒性的棉酚，因此棉籽蛋白與棉籽油需要經(jīng)過脫毒處理才能達到食用標準。這就大大增加了棉副產(chǎn)品加工與食品生產(chǎn)的成本。通過遺傳育種手段選育棉籽低酚的棉花新品種，同時保持棉花植株的棉酚腺體的分布，才能從根本上解決棉籽有效利用問題。

    Gl2e基因為目前發(fā)現(xiàn)的第一個控制腺體分化的基因。根據(jù)南京農(nóng)業(yè)大學棉花遺傳與育種創(chuàng)新團隊繪制的棉花高密度遺傳圖譜（Nature Biotechnology, 2015），Gl2e基因的精細定位得以圓滿完成。抑制Gl2e的表達可以造成棉花不再產(chǎn)生腺體器官的分化，棉酚含量減少約90%。腺體分化基因的圖位克隆為進一步探索腺體發(fā)生的分子機理，及通過生物工程技術(shù)手段培育植株有腺體種子無腺體的棉花新品種奠定了基礎，并突破了植物天然產(chǎn)物利用的分子理論，有廣闊的研究與生產(chǎn)利用前景。