近日，中国农业科学院棉花研究所棉花分子遗传改良创新团队在棉花角鲨烯生物合成及功能研究方面取得新进展，发现棉花角鲨烯合成关键基因GhSQS1能够提高棉花组织中的角鲨烯积累水平，并促进棉花生长发育，改善干旱和碱胁迫耐受性，为棉花遗传改良与副产物高值化利用提供了新思路。相关成果以“GhSQS1-mediated squalene accumulation coordinates cotton development and stress resilience”为题，发表于国际植物科学期刊《实验植物学杂志（Journal of Experimental Botany）》上。

棉花是重要的天然纤维作物，其棉叶、棉籽等副产物也具有较高的开发利用潜力。角鲨烯是一种具有较高应用价值的三萜类化合物，在化妆品、营养保健等领域具有广泛应用，同时也是植物甾醇及其他三萜类化合物生物合成的重要前体。然而，角鲨烯生物合成与棉花生长发育及逆境适应之间的关系尚不明确，其潜在调控机制仍有待深入研究。

该研究发现适宜浓度的角鲨烯可促进棉花主根伸长和离体胚珠发育，并鉴定出棉花中角鲨烯合成关键基因GhSQS1。进一步研究发现，过表达该基因伴随油菜素内酯相关代谢及信号通路变化，且显著提高棉花叶片角鲨烯含量，其中代表性株系OE2达到989.1 mg/kg干重，较野生型提高约70%，同时表现出叶片增大、根系发育改善、纤维伸长和种子增大等性状。在模拟干旱和碱胁迫条件下，过表达该基因的植株表现出较强的耐受能力，并伴随抗氧化能力增强和膜脂过氧化程度降低。此外，异源表达真菌来源角鲨烯合酶也获得了类似的促生长表型，表明增强角鲨烯合成有助于改善棉花发育。研究结果表明，增强角鲨烯生物合成与棉花生长发育及逆境适应能力改善之间的联系，为通过代谢工程协同改良作物性状与提高功能性天然产物积累提供了新思路，也为棉花副产物高值化利用提供了研究基础。

该研究得到中国农业科学院青年创新专项、河南省自然科学基金、新疆维吾尔自治区重点研发计划、国家自然科学基金、国家现代农业产业技术体系等项目支持。中棉所徐雅梦、张志甜、刘乐和贾舒元为论文共同第一作者，李付广研究员和杨作仁研究员为共同通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1093/jxb/erag424

角鲨烯合成增强协同促进棉花生长发育、抗逆性及生物质高值化利用示意图