近日，中国农业科学院棉花研究所研究发现亚洲棉中无花外蜜腺性状在中国的传播演化过程中受到强烈的选择作用，揭示了蜜腺发育的关键调控基因，并构建蜜腺生长发育的分子调控网络，为研究植物-动物互作和利用蜜腺性状育种奠定了基础。该研究成果在线发表在《植物生物技术（Plant Biotechnology Journal）》上。
据李付广研究员介绍，除根部外，植物的所有器官都可能产生具有分泌蜜汁功能的蜜腺，根据其生长部位可以分为花蜜腺和花外蜜腺。蜜腺可以分泌富含糖和氨基酸的蜜汁。花蜜腺的蜜汁可以吸引蜜蜂等授粉昆虫，帮助开花植物授粉。与花蜜腺不同，花外蜜腺分泌的蜜汁可以为蚂蚁等互惠昆虫提供食物，蚂蚁等反过来帮助植物对抗入侵的食草动物，二者互惠互利，因此花外蜜腺也被视为植物的间接防御性状。然而花外蜜腺在植物科学中的研究相对薄弱，被称为“植物科学的沉睡之美”。棉属包含50多个种，可以分为8个染色体组，广泛分布于美洲、非洲和澳洲。该研究调查了8个染色体组的27个种，发现棉属的共同祖先种已经进化出花外蜜腺，现存的无花外蜜腺性状是由自然突变产生的。进一步分析发现亚洲棉中无蜜腺性状受到强烈的自然/人工选择作用，推测无蜜腺性状更适合中国南方和长江流域的农业地理气候。利用人工群体进一步将控制蜜腺性状发育的区间缩小到96 kb，该区间包含3个基因，其中GaNEC1基因内部发生突变，可能导致功能发生改变。该基因响应不同植物激素及机械损伤，在有蜜腺棉花品种中干涉该基因表达，导致蜜腺细胞的形态发生明显变化，证实该基因参与调控棉花蜜腺发育。该研究还构建了蜜腺生长发育的调控网络，发现苯丙烷代谢途径可能在棉花间接防御过程中发挥重要作用，对棉花抗虫育种具有重要意义。
该研究得到国家自然科学基金、中国农科院科技创新工程、转基因重大专项等经费支持。（通讯员 梁冰）
原文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.13366
