湖北日报讯(记者韩晓玲、通讯员张冰、蒋朝常)棉花机械化采收时,叶片残留易造成纤维污染,如何让棉花“精准落叶”又同时实现稳产?近日,华中农业大学张献龙院士团队在国际学术期刊《分子植物》发表重要成果。该研究首次揭示棉花化学脱叶的分子机制,并培育出“用药少、脱叶快、产量稳”的新种质,为农业绿色发展提供关键技术。
棉花机械化采收是现代农业发展的重要方向,在棉花机械化采收前往往通过化学脱叶剂诱导叶片脱落。虽然化学脱叶技术在棉花产业中得到了广泛应用,然而目前生产上的多数品种对脱叶剂不敏感,喷施脱叶剂后叶片干枯不脱落,易造成机采时含杂率高。如何实现棉花的高效落叶,成为世界棉花主产国共同面临的难题。

华中农大杨细燕教授和学生进行化学脱叶田间调查(第一排中间3人分别为论文通讯作者杨细燕和第一作者张冰、岳丹丹)。
张献龙院士团队通过研究攻关,巧妙地利用基因“开关”来调控落叶,破解棉花落叶不畅的难题。研究人员发现,棉花叶柄基部有一处“脱落区”,喷施脱叶剂后,该区域会形成两类特殊细胞促使叶片脱落。他们锁定关键基因GhRLF1,它能分解叶片中的“保叶激素”(细胞分裂素),触发落叶信号,激活后脱叶率可达95%。然而,若该基因在棉铃中过量表达会干扰发育导致减产。为此,团队筛选出“精准开关”proGhPER21启动子——仅在叶片脱落区被脱叶剂激活,棉铃中则“休眠”。
通过分子设计,该团队将proGhPER21与GhRLF1结合,创制出新型棉花种质。田间试验显示,喷施脱叶剂后,新种质叶片脱落率显著提升,且棉铃数量、产量与正常植株无异。对比试验表明,仅用70%药量即可达到传统方法全剂量效果,既减少药剂浪费,又破解“‘脱叶’与‘稳产’难两全”的产业瓶颈。
华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室杨细燕教授介绍,该研究成果突破了三大难题——发现落叶新机制、创制基因精准调控工具、实现减药稳产,推动我国机采棉从“经验施药”转向“智能调控”。目前,团队正优化技术,力争药剂“零浪费”,希望这项“湖北智慧”为全球农业绿色转型提供新方案。

师生合影(第一排左四为张献龙院士,右三为杨细燕教授)。
责任编辑:陈玉萱
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