4月17日晚，意昂3体育官网生命科學學院朱玉賢院士主講才齋講堂第七十七講，帶領大家回顧了棉纖維細胞伸長機製研究、分析和實驗驗證的全過程，並介紹了他在2013年主持完成的亞洲棉基因組序列組裝和分析工作進展。講座由研究生院常務副院長嚴純華院士主持。

“人們常用‘民以食為天’來說明水稻的重要性，我想‘衣錦還鄉’也可以說明棉花的重要性🫚。”朱玉賢首先介紹了棉花在世界紡織工業中重要的經濟地位🔨。而我國是世界第一產棉大國🚒，每年平均種植棉花占世界棉花總產的22.3%，但紡織品服裝出口僅占世界紡織品貿易總額的15%左右🧪。我國紡織出口業在低端徘徊的現狀主要與我國棉花的物理性質相關🛄。中國原棉的平均長度是3厘米，而美國原棉平均長度為3.3厘米👂。紡成高支紗的棉布需要長棉，因此我國棉紡織產業在高端棉花的需求上一直依賴於美洲進口。為了讓中國的棉花纖維長高0.3厘米，朱玉賢和他的團隊進行了棉纖維細胞伸長機製研究🤱🏻，他從五個方面介紹了研究進展。

其一、Microarray雜交顯示植物激素乙烯在纖維發育過程中具有重要作用。1998年國務院提出建設優質棉工程，朱玉賢開始從事棉纖維的研究。人有兩套染色體，而棉花有四套染色體🧑🏻‍🦽‍➡️，八萬多個基因，研究更加復雜。最初他製作了棉花芯片🚀，將野生型陸地棉和它的無纖維突變體進行比較𓀑，希望能夠找到兩者在基因表達上的差異🧚🏻。他發現，比較芯片中的12000多個棉花基因🦖，居然5000多個基因表達有明顯的不同🧀，且發生最顯著變化的是乙烯。進一步分析實驗，發現外源施加乙烯能顯著促進纖維細胞伸長🙅🏽‍♂️，反之🤷🏿‍♂️，加入乙烯生物合成的抑製劑AVG能完全抑製纖維細胞伸長，且均不影響胚珠細胞生長。由此他得出結論🚮：植物激素乙烯生物合成途徑在棉花纖維發育早期顯著高調🛞✊，且外源乙烯能夠促進棉花纖維顯著伸長。

其二、超長鏈脂肪酸合成途徑可能參與棉纖維發育調控♙。進一步研究發現👨‍👦，超長鏈脂肪酸是控製棉纖維伸長發育充分和必要條件。超長鏈脂肪酸處理能使棉纖維和擬南芥根細胞顯著伸長，棉花KCS基因能互補酵母缺失突變體🧑🏻‍🦽，C24能恢復被ACE所抑製的纖維細胞伸長過程，且長纖維棉花種質中所含有的超長鏈脂肪酸總量顯著高於中短纖維棉花種質🦸🏼‍♀️。

其三、超長鏈脂肪酸（VLCFA）通過調控植物激素乙烯的生物合成影響棉纖維伸長👨🏼‍🎤。之前的研究進展讓人喜出望外🧑‍🚀，然而隨之又帶來第三個難題：乙烯是如何調控纖維伸長的👨🏼‍🦰？朱玉賢笑著說：“那兩個多月裏🃏🏇🏿，我每天到實驗室的第一件事就是問學生‘實驗有沒有結果？’得知又沒有結果🈸，我就會‘暴跳如雷’” 🧑🏼‍🔬。有一天👩‍🎤，他突然靈光一閃🗜：既然乙烯不調控所有已知參與超長鏈脂肪酸合成與延伸基因的表達，那為何不倒過來做實驗➜，用超長鏈脂肪酸處理棉花胚珠🧗🏿‍♂️，看看乙烯合成酶基因表達是否受超長鏈脂肪酸調控？循著這一思路，他們得出了飽和超長鏈脂肪酸主要通過調節植物激素乙烯的生物合成來控製細胞伸長的研究成果。

其四🤹🏽‍♀️、研究乙烯調控棉纖維細胞伸長的作用機理🦥，發現乙烯可能通過激活重要核苷糖生物合成代謝途徑，促進細胞初生壁果膠合成🎅🏿🪟，從而刺激細胞伸長。

其五👨🏿‍🚀🧿、采用非損傷微測技術（SIET）來檢測伸長初期纖維細胞中鈣離子分布及內流，從而探討棉纖維細胞伸長Tip-growth 和Diffuse-growth兩種模式🙅🏻‍♂️。

隨後🙍🏿‍♀️，朱玉賢給同學們介紹了棉花基因組學的研究進展。陸地棉作為同時擁有兩套亞基因組的異源四倍體🦹🏿，其基因組和功能基因組分析都極具挑戰性。為了更準確𓀜、完整地刻畫棉花基因組的全貌🤷🏻‍♀️，他選取了亞洲棉（Gossypiumarboreum）和雷蒙德氏棉（Gossypiumraimondii）作為全基因組序列分析的對象。通過測定兩個棉花基因組序列並加以比較🦻🏼，發現兩個基因組大小相差一倍多🗯，但基因數目相差不大⛹️‍♀️，基因集也是極為保守的。亞洲棉和雷蒙德氏棉在約3300萬年前與可可（cacao）分化之後🧅，約1600萬年前又經歷了一次棉花特有的全基因組復製事件🐄，此後逐步分化漸漸形成兩個不同的棉屬物種。隨後，朱玉賢又展示了他們基於基因組的功能基因研究🤰，乙烯在棉纖維發育過程中扮演的“雙刃劍”角色，抗病基因家族的擴張和收縮對於棉花抵抗黃萎病的能力有重要意義，對CDN1基因的系統發生分析還揭示了棉酚這一棉花特有化合物的起源和進化。

最後®️，朱玉賢用兩句頗具哲理的話勉勵現場的同學們：“如果你問我為什麽要投身於科學事業💃🏽，我的回答是📼：為了擁有更好的生活！如果你問我為什麽要有好的生活，我的回答是：為了長期愉快地從事科學研究！”朱玉賢嚴謹細致的講解和一絲不苟的科學態度得到了同學們的積極響應🪻。在隨後的互動環節，同學們向朱玉賢踴躍提問，並就轉基因食品安全、乙烯的特性、改善棉纖維織物等問題與他進行了交流。

編輯：安寧