赤霉素通过GhGAI1-GhMYC3-GhLOX3模块抑制α-亚麻酸向茉莉酸转化以促进棉花纤维伸长的分子机制

本文揭示了赤霉素（GA）通过DELLA蛋白GhGAI1降解途径，激活GhJAZ3-GhMYC3互作，抑制脂氧合酶基因GhLOX3表达，从而阻断α-亚麻酸（C18:3）向茉莉酸（JA）的转化。该发现阐明了棉花纤维快速伸长过程中高浓度α-亚麻酸积累与JA抑制的精准平衡机制，为改良纤维品质提供了新靶点。（字数：108）

　　

Highlight

棉花纤维作为纺织工业的核心原料，其伸长阶段需要大量α-亚麻酸（C18:3）作为细胞膜组分，但该物质同时是茉莉酸（JA）合成前体。本研究首次发现：快速伸长的纤维细胞通过赤霉素（GA）信号特异性地抑制JA生物合成，形成"高C18:3-低JA"的代谢特征。

关键发现

1. 代谢重编程现象：10 DPA（花后天数）纤维中C18:3占总脂肪酸54.81%，但JA含量仅为根部的1/8，揭示组织特异性代谢调控。

2. GA-DELLA核心开关：高浓度GA促使DELLA蛋白GhGAI1降解，解除其对GhJAZ3的束缚，后者与转录因子GhMYC3结合形成抑制复合物。

3. 靶基因精准调控：该复合物直接抑制脂氧合酶基因GhLOX3的启动子活性，阻断C18:3向JA转化的第一步酶促反应。

分子互作剧场

在烟草瞬时表达系统中，我们捕捉到精彩分子事件：

• 荧光素酶报告实验显示GhMYC3对GhLOX3启动子的激活效应被GhJAZ3剂量依赖性抑制

• 双分子荧光互补（BiFC）证实GhJAZ3-GhMYC3互作在植物细胞内真实发生

• GA处理使纤维中GhLOX3表达下降63%，而DELLA稳定突变体则逆转此效应

农业应用启示

通过转基因手段调控该模块：

• 过表达GhGAox1的棉花纤维伸长速率提升22%

• GhLOX3敲除株系纤维长度增加18%，且不影响抗逆性

  为培育"超长纤维"棉花品种提供了精确的分子设计路线。

Conclusion

这项研究绘制了GA-JA激素对话通过GhGAI1-GhJAZ3-GhMYC3-GhLOX3级联调控纤维伸长的完整通路，破解了C18:3既作为膜组分又作为JA前体的"代谢悖论"，为棉花分子育种开辟了新维度。