棉纤维是天然纺织品最重要的来源。 成熟棉纤维的次生细胞壁 (SCW) 在任何植物中都含有最高比例的纤维素 (> 90%)。 SCW 纤维素合成的开始和进展需要严格控制以平衡纤维伸长和细胞壁沉积。 然而，在棉花纤维生长过程中控制纤维素合成的调节机制仍然难以捉摸。
在这里，我们进行了遗传和功能分析，证明 R2R3-MYB GhMYB7 控制棉纤维纤维素合成。
GhMYB7 在棉花中的过表达加速了纤维细胞中 SCW 纤维素的生物合成，并导致纤维更短、壁更厚。 相比之下，GhMYB7 的 RNA 干扰 (RNAi) 沉默延迟了纤维 SCW 纤维素的合成，并导致细长的纤维壁变薄。 此外，我们证明 GhMYB7 通过直接结合各自 GhCesA4、GhCesA7 和 GhCesA8 启动子中的三个不同顺式元件来调节棉纤维 SCW 纤维素合酶。 我们发现这种纤维素合成的调控机制也被其他 GhMYB 所“劫持”。
总之，我们的发现揭示了棉纤维用来调节 SCW 纤维素合成的迄今为止未知的机制。 我们的研究结果还为棉花纤维 SCW 厚度的遗传改良提供了策略。
Cotton fibre is the most important source for natural textiles. The secondary cell walls (SCWs) of mature cotton fibres contain the highest proportion of cellulose content (> 90%) in any plant. The onset and progression of SCW cellulose synthesis need to be tightly controlled to balance fibre elongation and cell wall deposition. However, regulatory mechanisms that control cellulose synthesis during cotton fibre growth remain elusive.
Here, we conducted genetic and functional analyses demonstrating that the R2R3-MYB GhMYB7 controls cotton fibre cellulose synthesis.
Overexpression of GhMYB7 in cotton sped up SCW cellulose biosynthesis in fibre cells, and led to shorter fibres with thicker walls. By contrast, RNA interference (RNAi) silencing of GhMYB7 delayed fibre SCW cellulose synthesis and resulted in elongated fibres with thinner walls. Furthermore, we demonstrated that GhMYB7 regulated cotton fibre SCW cellulose synthases by directly binding to three distinct cis-elements in the respective GhCesA4, GhCesA7 and GhCesA8 promoters. We found that this regulatory mechanism of cellulose synthesis was 'hi-jacked’ also by other GhMYBs.
Together, our findings uncover a hitherto-unknown mechanism that cotton fibre employs to regulate SCW cellulose synthesis. Our results also provide a strategy for genetic improvement of SCW thickness of cotton fibre.
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