PBJ | 南京农大棉花遗传与种质创新利用团队揭示逆转座子插入GhNAC140-Dt启动子促进棉花产量提高新机制

本文由南京农业大学棉花遗传与种质创新利用团队发表在《Plant Biotechnology Journal》上，揭示了逆转座子插入促进棉花产量提高的新机制。研究背景方面，转座元件曾被视作“垃圾DNA”，但近年研究发现其在驱动基因组进化和作物驯化中发挥关键作用。研究目的是探究LTR逆转座子插入如何调控棉花产量相关基因表达。研究发现，在陆地棉中，一个LTR-Copia型逆转座子插入到GhNAC140-Dt基因启动子区，其长末端重复序列中的60bp核心顺式元件能够特异性招募转录因子GhMYB46，大幅提升GhNAC140-Dt表达。过表达的GhNAC140-Dt进一步激活纤维素合成酶基因，促进纤维次生细胞壁增厚和纤维素沉积，显著提高衣分产量。群体进化分析显示，该插入事件从陆地棉半野生种到栽培棉种的驯化过程中被强烈选择固定，在现代品种中频率超过80%。结论是，该研究首次在作物中报道了LTR逆转座子通过引入顺式作用元件调控基因表达促进产量提高的机制，为“转座子驱动产量进化”提供了直接分子证据，并为棉花高产育种提供了基因资源和分子标记。