近日，河南大学肖光辉教授在Plant Biotechnology Journal发表了题为“Brassinosteroids enhance gibberellic acid biosynthesis to promote cotton fibre cell elongation”的研究论文，该研究通过在棉花中创制BES1、GA20OX1D、GA3OX1D转基因株系，发现BR信号转录因子BES1转录激活GA合成基因GA20OX1D和GA3OX1D的转录，从而调节GA生物合成以促进纤维发育。

BR和GA显著促进棉纤维发育，而它们各自的抑制剂BRZ，（BR生物合成抑制剂）和PAC（ GA生物合成抑制剂）阻碍纤维生长。为了探索BR和GA之间的潜在调控机制，作者在离体胚珠培养系统中使用BR、BRZ、GA3和PAC处理野生型（WT）胚珠，观察结果表明，BR和GA促进了纤维的发育，而BRZ和PAC则抑制了纤维的发育。此外，GA3减轻了BRZ对纤维发育的抑制作用，而PAC处理显著抑制了BR的促纤维作用（图1a、b）。BR处理后GA水平升高，BRZ处理后GA水平降低(图1 c)。BES1 （Gh_D02G0939）是BR信号传导的关键调节因子。过表达BES1显著刺激了纤维中的GA含量（图1d），同时纤维长度显著增加（图1e、f）。PAC显著抑制BES1过表达后纤维长度的增加。这些结果表明，在纤维发育的背景下，BR作用于GA的上游。

在陆地棉花中鉴定出26个GA合成基因，其中15个基因的启动子中含有BES1结合位点（E-box顺式元件）。利用酵母单杂交法研究了BES1与15个候选基因启动子的相互作用。因此，BES1能够与两个基因启动子（pGA20OX1D和pGA3OX1D）相互作用（图1g），并通过LUC试验和EMSA验证了这一结果（图1h-k）。此外，不含生物素的竞争性结合探针分别显著降低了BES1蛋白与pGA20OX1D-L1和pGA3OX1D-L2的结合（图1l，m）。

为了进一步研究GA20OX1D和GA3OX1D在棉纤维发育中的作用，作者构建了GA20OX1D和GA3OX1D转基因棉花植株。在GA20OX1D或GA3OX1D过表达植株中，纤维长度显著增加，而在敲除系中，纤维长度显著减少（图1n-q）。此外，在GA3OX1D过表达系中，纤维的细胞壁厚度大大增加，而在GA3OX1D敲除系中，纤维的壁厚度减少（图1r-u）。外源施用GA3成功地挽救了GA20OX1D和GA3OX1D突变导致的短纤维表型。相反，PAC抑制了GA20OX1D和GA3OX1D过表达导致的纤维伸长。总的来说，作者的研究结果表明，BR通过BES1调节GA20OX1D和GA3OX1D的转录，而BES1反过来调节GA的生物合成以促进纤维的发育（图1v）。

图1：BR促进GA生物合成，促进棉花纤维细胞生长

END