2017年7月26日，国际植物学顶尖杂志The Plant Cell在线发表了浙江大学作物科学研究所张天真教授课题组完成的研究成果“Suppressing a Putative Sterol Carrier Gene Reduces Plasmodesmal Permeability and Activates Sucrose Transporter Genes during Cotton Fiber Elongation”。论文第一作者为我校作物科学研究所博士后张志远和澳大利亚纽卡斯尔大学阮勇凌教授，通讯作者为张天真教授。

棉花纤维是已知的最长的植物细胞，是研究细胞伸长良好的实验系统。棉花纤维发育经历四个时期，即起始期，伸长期，次生壁加厚期以及脱水成熟期。蔗糖在纤维发育过程中发挥重要作用，不仅可作为渗透物质为纤维细胞提供膨压，还可作为纤维素的原料参与细胞壁的合成。蔗糖分子通过共质体途径（胞间连丝）或者质外体途径（蔗糖运输蛋白）从纤维的基底细胞进入纤维细胞，然而其调控机制却鲜有报道。

该研究发现在陆地棉纤维伸长期，蔗糖分子采用共质体途径即通过胞间连丝进入纤维细胞；而在次生壁加厚期则通过质外体途径即借助蔗糖运输蛋白进入纤维细胞。通过转基因技术抑制纤维伸长特异表达的固醇载体蛋白GhSCP2D，进一步抑制胞间连丝定位的胼胝质降解酶GhPdBG3-2A/D，导致大量的胼胝质沉积在胞间连丝，降低胞间连丝通透性，阻断蔗糖的运输，导致蔗糖含量降低从而影响棉花纤维伸长。而在长绒棉海岛棉中，GhSCP2D和GhPdBG3-2A/D的同源基因GbSCP2D和GbPdBG3-2A/D的表达时期延长，从而导致胞间连丝的开放时期延长，导致海岛棉的纤维长。研究还发现，尽管转基因植株纤维伸长时期的共质体途径受阻，但是质外体途径的蔗糖运输被激活，说明如果伸长时期的共质体途径被抑制， 质外体途径的蔗糖运输将被激活从而部分补偿由于共质体途径的蔗糖运输受阻所造成的损失（图1）。该研究不仅首次揭示了固醇载体蛋白在棉花纤维伸长时期的共质体途径的蔗糖运输中起重要的作用，并且发现蔗糖的两种运输方式在细胞伸长过程中协调进行并存在补偿的机制，对于研究棉花纤维伸长的机制具有重要的理论指导意义。

（作物科学研究所）

       论文链接：http://www.plantcell.org/content/early/2017/07/26/tpc.17.00358