1月22日，Nature Communications發(fā)表了植物功能基因組學(xué)研究的重要成果。該成果由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)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(tuán)隊(duì)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(xué)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(xiàng)目由國家自然科學(xué)基金和國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)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(chǔ)。

    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(dǎo)細(xì)胞程序性凋亡，降低細(xì)胞的鉀離子濃度等特點(diǎn)，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(yīng)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(dá)到食用標(biāo)準(zhǔn)。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?yàn)槟壳鞍l(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(xué)棉花遺傳與育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)繪制的棉花高密度遺傳圖譜（Nature Biotechnology, 2015），Gl2e基因的精細(xì)定位得以圓滿完成。抑制Gl2e的表達(dá)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(jìn)一步探索腺體發(fā)生的分子機(jī)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(chǔ)，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。