脂质代谢对花药发育和雄性育性的影响逐渐受到关注，但脂质代谢的复杂网络及其对棉花雄性育性的调控机制仍不清楚。近日，石河子大学棉花生物育种团队完成的研究成果在《农业科学学报（英文）》 (Journal of Integrative Agriculture，JIA) 正式发表。该研究围绕棉花花药育性开展研究，揭示了花药脂质代谢平衡，尤其是α-亚麻酸代谢在调控棉花雄性育性中的核心作用。

棉花是世界性的重要的经济作物，其细胞核雄性不育分子机制的解析对棉花杂种优势利用和育种技术提升具有重要意义。研究团队以陆地棉品系“石大98”及其近等基因雄性不育系“石大98A”为材料，通过脂质组学和转录组学等，系统分析了花药发育过程中基因表达和脂质成分的变化。

研究结果发现，FFAs、PA、MGDG和DGDG的过度积累，以及TAG的缺乏导致的脂质代谢失衡会影响棉花雄性育性。进一步研究发现，不育花药中α-亚麻酸含量显著降低。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除GhFAD3基因，证实其缺失导致花药发育异常、花粉败育及TAG和α-亚麻酸含量下降，最终导致雄性不育。

该研究表明，α-亚麻酸代谢紊乱导致棉花雄性不育，其中GhFAD3基因在调控脂质代谢平衡和花药发育中具有重要作用。研究结果揭示了脂质代谢平衡在调控棉花花药和花粉发育以及雄性育性中的重要性，为作物雄性不育机制的解析与育种应用提供了新见解。

石河子大学教授刘峰、孙杰为该文章共同通讯作者，博士生马丽红为该文章第一作者。该研究得到了兵团重大科技项目、兵团基础研究重点项目等的资助。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.07.036