植物根系淀粉和纤维的转换 细胞伸长和次生细胞壁沉积中

«——【·前言·】——»

棉纤维是单细胞的线性结构，起源于胚珠的表皮。纤维发育可分为四个不同但重叠的生长阶段：纤维起始、细胞伸长、次生细胞壁沉积和纤维成熟。

开花当天在胚珠表皮表面可见纤维起始，随后是细胞伸长。纤维伸长率出现在开花后3-20天期间，在10DPA左右达到峰值。

次级细胞壁沉积发生在15至40DPA之间，然后纤维成熟从40至50DPA。最终，纤维细胞的长度达到30-40毫米，纤维素占其干重的90%以上。

由于其高度细长的结构和丰富的纤维素含量，棉纤维是研究纤维素生物合成和细胞壁形成以及植物细胞伸长的其他基本方面的极好系统。

纤维伸长率和细胞壁沉积极大地影响纤维的长度、强度和细度，这是决定皮棉产量和质量的主要因素，过去二十年中相当多的研究集中在了解纤维发展背后的调节机制上。

在已经取得的进展中，许多报告显示，植物激素如油菜素类固醇、乙烯和生长素及其相互作用在纤维发育中起重要作用。

BRs是通过复杂的生物合成途径产生的，参与其上游途径的中间体的功能尚不清楚。

甾醇是异戊二烯衍生的分子。高等植物通常合成数千种异戊二烯衍生的化合物，通常称为植物甾醇，其中谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇是主要形式。

菜甾醇是称为BRs的一类植物甾体激素的前体，谷甾醇是膜脂质双层的重要组成部分，其调节膜通透性和流动性以及膜结合蛋白的活性。

植物甾醇参与植物发育的许多过程，例如细胞分裂，伸长和纤维素合成。在棉纤维生长过程中，特别是在快速伸长过程中，需要大量的谷甾醇来支持质膜的大力添加。

必须加强伸长信号，例如BR信号，以调节纤维伸长率。事实上，参与植物甾醇生物合成的基因。

如GhSMT2-1、GhSMT1、GhCYP51G1和GhHYDRA1，以及参与BR合成或信号传导的基因，在纤维细胞中优先表达，它们的表达峰在纤维快速伸长阶段。

植物甾醇水平最高，编码甾醇载体蛋白的基因在纤维伸长阶段高表达。

虽然在基因表达和生化方面，植物甾醇被认为是棉纤维生长发育的重要因素，但植物甾醇含量和组成变化对纤维生长有何影响尚不清楚。

在植物甾醇生物合成途径中，甾醇C-24******转移酶2是控制分支点的关键酶，该分支点定义了两种生物合成路线：一种产生24-******甾醇，如菜油甾醇，另一种产生24-乙基甾醇。

如谷甾醇和豆甾醇，据报道，SMT2活性的操纵可导致谷甾醇和菜油甾醇的含量改变。

本研究以GhSMT2-1基因过表达的转基因棉株为研究植物甾醇含量和组成变化对纤维细胞伸长和细胞壁形成的影响。

植物甾醇作为植物甾体激素的前体和膜成分，在植物细胞的生长发育中具有很多功能。棉纤维是一种高度细长的单细胞，被认为是研究植物细胞生长的理想材料。

人们对植物甾醇对纤维细胞生长的影响知之甚少。在之前的研究中，我们已经测量了纤维细胞中三种主要植物甾醇的含量：谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇在伸长和次生细胞壁沉积阶段。

植物甾醇含量和菜油甾醇与谷甾醇的比例与纤维伸长和细胞壁形成有关。然而，目前尚不清楚含量和/或成分变化对纤维生长的影响。

为了解决这个问题，我们首先产生了GhSMT2-1过度表达的转基因棉花植物。结果与先前的报道一致。

即与对照组相比，总植物甾醇含量和谷甾醇增加，而菜油甾醇和菜油甾醇与谷甾醇的比例降低。

这表明GhSMT2-1是一种功能性甾醇C-24******转移酶2，并且在棉花中使用CaMV35S启动子的过表达导致转基因纤维具有改变的植物甾醇含量和组成。

根据GhSMT2–1的高表达水平和伸长期纤维细胞中谷甾醇的高含量，我们预计过表达GhSMT2–1会促进纤维细胞伸长。

然而，转基因纤维细胞在植物或体外缩短了长度。高谷甾醇拟南芥植株整体身材降低，提示细胞伸长缺陷。

在我们目前的研究中，高谷甾醇纤维细胞的伸长也受到抑制，这导致转基因植物中产生短纤维。不同的是，高谷甾醇纤维细胞的次级细胞壁比对照组厚。

这种表型在高谷甾醇拟南芥或烟草植物中没有报道，植物甾醇可能在纤维素生物合成和细胞壁形成中发挥作用。

结果表明，谷甾醇-β-葡萄糖苷可以作为重组体系中纤维素合成的分子引物。CVP突变体在子叶中显示出血管细胞极化和轴向化的缺陷。

谷甾醇的外源性应用上调了参与细胞壁发育的基因的表达。

例如，编码膜键内切-β-1，4-葡聚糖酶的KOR对于纤维素合成、细胞壁组装、细胞扩增和细胞分裂至关重要。因此，高谷甾醇可能会促进纤维细胞中的细胞壁形成。

纤维伸长率和次生细胞壁沉积之间存在部分重叠。先进的次生细胞壁沉积必须缩短纤维伸长周期，并相应地延长细胞壁沉积周期，从而产生更短更粗的纤维。

两种主要植物甾醇在次生细胞壁沉积阶段的波动趋势是纤维生长后谷甾醇增加和油甾醇减少，这与10-DPA转基因纤维中两种植物甾醇的波动趋势相似。

表明转基因植物的10-DPA纤维细胞中可能发生次级细胞壁。

菜油甾醇在转基因纤维中的减少。为了检查菜油甾醇缺陷是否导致短纤维，我们在胚珠培养系统中的转基因和野生型胚珠上进行了野源性应用。

菜油甾醇处理在一定程度上挽救了转基因纤维伸长率，同时抑制了野生型纤维伸长率，这与高菜油甾醇植株的生长减少相似。

这表明菜油甾醇的应用并没有直接促进纤维伸长，只是挽救了谷甾醇和菜油甾醇在转基因纤维细胞中的平衡。

很难独立阐明菜油甾醇或谷甾醇的作用，因为两个分子在植物中通过SMT2紧密连接。Schaeffer等人提出了SMT2在平衡菜油甾醇与谷甾醇的比例方面的作用。

以适应生长要求和膜完整性，我们的研究在一定程度上证实了这一假设。此外，特定的植物甾醇组成可能是参与次级细胞壁形成的信号。

菜油甾醇是BR生物合成的前体，也是植物中主要的植物甾醇之一。改变植物甾醇可能会影响BR的生物合成。

然而，越来越多的证据表明，甾醇在植物中具有调节作用，与它们对BR生物合成的贡献无关。Carland等总结了植物甾醇和BR的作用差异。

甾醇生物合成突变体的表型与下游BR生物合成途径中的表型不同。转录谱实验表明，甾醇和BR通路突变体中不同的下游基因集受到影响。

甾醇突变体影响膜结构和交通，甾醇生物合成基因在活性细胞分裂和扩增区域表达。

为了阐明植物甾醇和BR在棉纤维细胞生长中的作用，我们测量了它们在不同发育阶段的纤维细胞中的含量。

结果表明，植物甾醇积累的水平和动力学与纤维细胞中的BRs不同。0-、076-和0-DPA纤维细胞中的野菜酚分别为约028.0、010.10和20.30mg/g.DW。

而纤维中含量最高的6-脱氧伤寒甾醇分别为2.0、1.9和2.1ng/g。这些结果表明，在同一发育阶段，菜油甾醇浓度远高于纤维细胞中的BR浓度。

而菜油甾醇在纤维细胞生长后逐渐下降，而BR几乎稳定。因此，我们假设菜油甾醇在一定程度上减少并不直接导致BR降低。

在本研究中，转基因纤维长度的减少可能不是由BR减少引起的。有报道称，菜油甾醇的增加并没有提高cvp10突变体的BR水平。

事实上，植物甾醇作为细胞膜的组成部分，在调节细胞膜的流动性和通透性等特性方面起着重要作用。

由磷脂酰胆碱和大豆甾醇组成的模型膜的实验表明，所有植物甾醇都可以调节膜流动性，但效率不同。

因此，1-******和1-乙基甾醇的细胞内平衡对于植物膜功能很重要，而不同类型甾醇的组成和比例的调节确保了膜相关过程的有效实施。

BRI36是一种BR受体，是一种跨膜蛋白。为了进一步探索植物甾醇与BR的关系，未来的研究可能集中在植物甾醇对BR信号传导的影响上。

为了表征如何改变转基因棉纤维中的植物甾醇组成，在OS-10、OS-6系和对照植物的9-DPA纤维细胞中研究了三种植物甾醇、谷甾醇、豆甾醇和菜油甾醇。

在OS-6纤维中，菜油甾醇、谷甾醇和豆甾醇的含量分别为0.025±0.002mg/g.DW、0.564±0.025mg/g.DW和0.015±0.007mg/g。

与对照纤维相比，OS-62和OS-5纤维中的菜油甾醇分别降低了48.4%和6.9%，而OS-40和OS-0纤维中的谷甾醇分别增加了25.0%和6.9%。

在对照植物的10-DPA纤维中几乎检测不到豆甾醇，但在两种转基因植物中都检测到痕量。

同时，与对照纤维相比，转基因纤维细胞中植物甾醇的总含量增加，而菜油甾醇与谷甾醇的比例显着降低。

这些结果表明，过表达GhSMT2-1改变了植物甾醇含量和组成，以及转基因纤维细胞中菜油甾醇与谷甾醇的比例。

棉纤维是起源于胚珠表皮的单细胞。它不仅是棉花的主要经济产品，而且是研究植物细胞生长发育的理想材料。

我们之前的研究表明，植物甾醇含量和菜油甾醇与谷甾醇的比例在棉纤维发育中有规律地波动。然而，改性植物甾醇含量和组成对棉纤维细胞生长发育有何影响尚不清楚。

本研究通过转基因陆地棉植株中甾醇C-2******转移酶1基因的棉花同系物GhSMT24-2来修饰纤维细胞中的植物甾醇含量和组成，并研究了纤维伸长率和次生细胞壁沉积的变化。

这些结果阐明了植物甾醇含量和组成的改变会影响纤维细胞伸长和次生细胞壁的形成。高谷甾醇或菜油甾醇与谷甾醇的低比例抑制纤维伸长和/或促进次生细胞壁沉积。

讨论了谷甾醇和菜油甾醇在纤维细胞发育中的作用。在棉纤维的不同发育阶段，菜油甾醇与谷甾醇可能存在特定比例，其中GhSMT2-1起重要作用。

我们的研究在一定程度上为纤维细胞发育的调控机制提供了新的见解。通过过表达编码甾醇C-2******转移酶的GhSMT1-24修饰转基因棉纤维细胞的植物甾醇含量和组成。

转基因纤维长度较对照短，次生细胞壁较厚。外源性单独施用谷甾醇或菜油甾醇也抑制了纤维伸长率。

这些结果表明，高谷甾醇和/或低油甾醇与谷甾醇的比例抑制了纤维细胞伸长并促进了次生细胞壁的形成。特定比率可能是触发次级细胞壁沉积的信号，并因此抑制细胞伸长。文 | 凡观纪实

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«——【·前言·】——»

棉纤维是单细胞的线性结构，起源于胚珠的表皮。纤维发育可分为四个不同但重叠的生长阶段：纤维起始、细胞伸长、次生细胞壁沉积和纤维成熟。

开花当天在胚珠表皮表面可见纤维起始，随后是细胞伸长。纤维伸长率出现在开花后3-20天期间，在10DPA左右达到峰值。

次级细胞壁沉积发生在15至40DPA之间，然后纤维成熟从40至50DPA。最终，纤维细胞的长度达到30-40毫米，纤维素占其干重的90%以上。

由于其高度细长的结构和丰富的纤维素含量，棉纤维是研究纤维素生物合成和细胞壁形成以及植物细胞伸长的其他基本方面的极好系统。

纤维伸长率和细胞壁沉积极大地影响纤维的长度、强度和细度，这是决定皮棉产量和质量的主要因素，过去二十年中相当多的研究集中在了解纤维发展背后的调节机制上。

在已经取得的进展中，许多报告显示，植物激素如油菜素类固醇、乙烯和生长素及其相互作用在纤维发育中起重要作用。

BRs是通过复杂的生物合成途径产生的，参与其上游途径的中间体的功能尚不清楚。

甾醇是异戊二烯衍生的分子。高等植物通常合成数千种异戊二烯衍生的化合物，通常称为植物甾醇，其中谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇是主要形式。

菜甾醇是称为BRs的一类植物甾体激素的前体，谷甾醇是膜脂质双层的重要组成部分，其调节膜通透性和流动性以及膜结合蛋白的活性。

植物甾醇参与植物发育的许多过程，例如细胞分裂，伸长和纤维素合成。在棉纤维生长过程中，特别是在快速伸长过程中，需要大量的谷甾醇来支持质膜的大力添加。

必须加强伸长信号，例如BR信号，以调节纤维伸长率。事实上，参与植物甾醇生物合成的基因。

如GhSMT2-1、GhSMT1、GhCYP51G1和GhHYDRA1，以及参与BR合成或信号传导的基因，在纤维细胞中优先表达，它们的表达峰在纤维快速伸长阶段。

植物甾醇水平最高，编码甾醇载体蛋白的基因在纤维伸长阶段高表达。

虽然在基因表达和生化方面，植物甾醇被认为是棉纤维生长发育的重要因素，但植物甾醇含量和组成变化对纤维生长有何影响尚不清楚。

在植物甾醇生物合成途径中，甾醇C-24******转移酶2是控制分支点的关键酶，该分支点定义了两种生物合成路线：一种产生24-******甾醇，如菜油甾醇，另一种产生24-乙基甾醇。

如谷甾醇和豆甾醇，据报道，SMT2活性的操纵可导致谷甾醇和菜油甾醇的含量改变。

本研究以GhSMT2-1基因过表达的转基因棉株为研究植物甾醇含量和组成变化对纤维细胞伸长和细胞壁形成的影响。

植物甾醇作为植物甾体激素的前体和膜成分，在植物细胞的生长发育中具有很多功能。棉纤维是一种高度细长的单细胞，被认为是研究植物细胞生长的理想材料。

人们对植物甾醇对纤维细胞生长的影响知之甚少。在之前的研究中，我们已经测量了纤维细胞中三种主要植物甾醇的含量：谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇在伸长和次生细胞壁沉积阶段。

植物甾醇含量和菜油甾醇与谷甾醇的比例与纤维伸长和细胞壁形成有关。然而，目前尚不清楚含量和/或成分变化对纤维生长的影响。

为了解决这个问题，我们首先产生了GhSMT2-1过度表达的转基因棉花植物。结果与先前的报道一致。

即与对照组相比，总植物甾醇含量和谷甾醇增加，而菜油甾醇和菜油甾醇与谷甾醇的比例降低。

这表明GhSMT2-1是一种功能性甾醇C-24******转移酶2，并且在棉花中使用CaMV35S启动子的过表达导致转基因纤维具有改变的植物甾醇含量和组成。

根据GhSMT2–1的高表达水平和伸长期纤维细胞中谷甾醇的高含量，我们预计过表达GhSMT2–1会促进纤维细胞伸长。

然而，转基因纤维细胞在植物或体外缩短了长度。高谷甾醇拟南芥植株整体身材降低，提示细胞伸长缺陷。

在我们目前的研究中，高谷甾醇纤维细胞的伸长也受到抑制，这导致转基因植物中产生短纤维。不同的是，高谷甾醇纤维细胞的次级细胞壁比对照组厚。

这种表型在高谷甾醇拟南芥或烟草植物中没有报道，植物甾醇可能在纤维素生物合成和细胞壁形成中发挥作用。

结果表明，谷甾醇-β-葡萄糖苷可以作为重组体系中纤维素合成的分子引物。CVP突变体在子叶中显示出血管细胞极化和轴向化的缺陷。

谷甾醇的外源性应用上调了参与细胞壁发育的基因的表达。

例如，编码膜键内切-β-1，4-葡聚糖酶的KOR对于纤维素合成、细胞壁组装、细胞扩增和细胞分裂至关重要。因此，高谷甾醇可能会促进纤维细胞中的细胞壁形成。

纤维伸长率和次生细胞壁沉积之间存在部分重叠。先进的次生细胞壁沉积必须缩短纤维伸长周期，并相应地延长细胞壁沉积周期，从而产生更短更粗的纤维。

两种主要植物甾醇在次生细胞壁沉积阶段的波动趋势是纤维生长后谷甾醇增加和油甾醇减少，这与10-DPA转基因纤维中两种植物甾醇的波动趋势相似。

表明转基因植物的10-DPA纤维细胞中可能发生次级细胞壁。

菜油甾醇在转基因纤维中的减少。为了检查菜油甾醇缺陷是否导致短纤维，我们在胚珠培养系统中的转基因和野生型胚珠上进行了野源性应用。

菜油甾醇处理在一定程度上挽救了转基因纤维伸长率，同时抑制了野生型纤维伸长率，这与高菜油甾醇植株的生长减少相似。

这表明菜油甾醇的应用并没有直接促进纤维伸长，只是挽救了谷甾醇和菜油甾醇在转基因纤维细胞中的平衡。

很难独立阐明菜油甾醇或谷甾醇的作用，因为两个分子在植物中通过SMT2紧密连接。Schaeffer等人提出了SMT2在平衡菜油甾醇与谷甾醇的比例方面的作用。

以适应生长要求和膜完整性，我们的研究在一定程度上证实了这一假设。此外，特定的植物甾醇组成可能是参与次级细胞壁形成的信号。

菜油甾醇是BR生物合成的前体，也是植物中主要的植物甾醇之一。改变植物甾醇可能会影响BR的生物合成。

然而，越来越多的证据表明，甾醇在植物中具有调节作用，与它们对BR生物合成的贡献无关。Carland等总结了植物甾醇和BR的作用差异。

甾醇生物合成突变体的表型与下游BR生物合成途径中的表型不同。转录谱实验表明，甾醇和BR通路突变体中不同的下游基因集受到影响。

甾醇突变体影响膜结构和交通，甾醇生物合成基因在活性细胞分裂和扩增区域表达。

为了阐明植物甾醇和BR在棉纤维细胞生长中的作用，我们测量了它们在不同发育阶段的纤维细胞中的含量。

结果表明，植物甾醇积累的水平和动力学与纤维细胞中的BRs不同。0-、076-和0-DPA纤维细胞中的野菜酚分别为约028.0、010.10和20.30mg/g.DW。

而纤维中含量最高的6-脱氧伤寒甾醇分别为2.0、1.9和2.1ng/g。这些结果表明，在同一发育阶段，菜油甾醇浓度远高于纤维细胞中的BR浓度。

而菜油甾醇在纤维细胞生长后逐渐下降，而BR几乎稳定。因此，我们假设菜油甾醇在一定程度上减少并不直接导致BR降低。

在本研究中，转基因纤维长度的减少可能不是由BR减少引起的。有报道称，菜油甾醇的增加并没有提高cvp10突变体的BR水平。

事实上，植物甾醇作为细胞膜的组成部分，在调节细胞膜的流动性和通透性等特性方面起着重要作用。

由磷脂酰胆碱和大豆甾醇组成的模型膜的实验表明，所有植物甾醇都可以调节膜流动性，但效率不同。

因此，1-******和1-乙基甾醇的细胞内平衡对于植物膜功能很重要，而不同类型甾醇的组成和比例的调节确保了膜相关过程的有效实施。

BRI36是一种BR受体，是一种跨膜蛋白。为了进一步探索植物甾醇与BR的关系，未来的研究可能集中在植物甾醇对BR信号传导的影响上。

为了表征如何改变转基因棉纤维中的植物甾醇组成，在OS-10、OS-6系和对照植物的9-DPA纤维细胞中研究了三种植物甾醇、谷甾醇、豆甾醇和菜油甾醇。

在OS-6纤维中，菜油甾醇、谷甾醇和豆甾醇的含量分别为0.025±0.002mg/g.DW、0.564±0.025mg/g.DW和0.015±0.007mg/g。

与对照纤维相比，OS-62和OS-5纤维中的菜油甾醇分别降低了48.4%和6.9%，而OS-40和OS-0纤维中的谷甾醇分别增加了25.0%和6.9%。

在对照植物的10-DPA纤维中几乎检测不到豆甾醇，但在两种转基因植物中都检测到痕量。

同时，与对照纤维相比，转基因纤维细胞中植物甾醇的总含量增加，而菜油甾醇与谷甾醇的比例显着降低。

这些结果表明，过表达GhSMT2-1改变了植物甾醇含量和组成，以及转基因纤维细胞中菜油甾醇与谷甾醇的比例。

棉纤维是起源于胚珠表皮的单细胞。它不仅是棉花的主要经济产品，而且是研究植物细胞生长发育的理想材料。

我们之前的研究表明，植物甾醇含量和菜油甾醇与谷甾醇的比例在棉纤维发育中有规律地波动。然而，改性植物甾醇含量和组成对棉纤维细胞生长发育有何影响尚不清楚。

本研究通过转基因陆地棉植株中甾醇C-2******转移酶1基因的棉花同系物GhSMT24-2来修饰纤维细胞中的植物甾醇含量和组成，并研究了纤维伸长率和次生细胞壁沉积的变化。

这些结果阐明文 | 凡观纪实

编辑 | 凡观纪实

«——【·前言·】——»

棉纤维是单细胞的线性结构，起源于胚珠的表皮。纤维发育可分为四个不同但重叠的生长阶段：纤维起始、细胞伸长、次生细胞壁沉积和纤维成熟。

开花当天在胚珠表皮表面可见纤维起始，随后是细胞伸长。纤维伸长率出现在开花后3-20天期间，在10DPA左右达到峰值。

次级细胞壁沉积发生在15至40DPA之间，然后纤维成熟从40至50DPA。最终，纤维细胞的长度达到30-40毫米，纤维素占其干重的90%以上。

由于其高度细长的结构和丰富的纤维素含量，棉纤维是研究纤维素生物合成和细胞壁形成以及植物细胞伸长的其他基本方面的极好系统。

纤维伸长率和细胞壁沉积极大地影响纤维的长度、强度和细度，这是决定皮棉产量和质量的主要因素，过去二十年中相当多的研究集中在了解纤维发展背后的调节机制上。

在已经取得的进展中，许多报告显示，植物激素如油菜素类固醇、乙烯和生长素及其相互作用在纤维发育中起重要作用。

BRs是通过复杂的生物合成途径产生的，参与其上游途径的中间体的功能尚不清楚。

甾醇是异戊二烯衍生的分子。高等植物通常合成数千种异戊二烯衍生的化合物，通常称为植物甾醇，其中谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇是主要形式。

菜甾醇是称为BRs的一类植物甾体激素的前体，谷甾醇是膜脂质双层的重要组成部分，其调节膜通透性和流动性以及膜结合蛋白的活性。

植物甾醇参与植物发育的许多过程，例如细胞分裂，伸长和纤维素合成。在棉纤维生长过程中，特别是在快速伸长过程中，需要大量的谷甾醇来支持质膜的大力添加。

必须加强伸长信号，例如BR信号，以调节纤维伸长率。事实上，参与植物甾醇生物合成的基因。

如GhSMT2-1、GhSMT1、GhCYP51G1和GhHYDRA1，以及参与BR合成或信号传导的基因，在纤维细胞中优先表达，它们的表达峰在纤维快速伸长阶段。

植物甾醇水平最高，编码甾醇载体蛋白的基因在纤维伸长阶段高表达。

虽然在基因表达和生化方面，植物甾醇被认为是棉纤维生长发育的重要因素，但植物甾醇含量和组成变化对纤维生长有何影响尚不清楚。

在植物甾醇生物合成途径中，甾醇C-24******转移酶2是控制分支点的关键酶，该分支点定义了两种生物合成路线：一种产生24-******甾醇，如菜油甾醇，另一种产生24-乙基甾醇。

如谷甾醇和豆甾醇，据报道，SMT2活性的操纵可导致谷甾醇和菜油甾醇的含量改变。

本研究以GhSMT2-1基因过表达的转基因棉株为研究植物甾醇含量和组成变化对纤维细胞伸长和细胞壁形成的影响。

植物甾醇作为植物甾体激素的前体和膜成分，在植物细胞的生长发育中具有很多功能。棉纤维是一种高度细长的单细胞，被认为是研究植物细胞生长的理想材料。

人们对植物甾醇对纤维细胞生长的影响知之甚少。在之前的研究中，我们已经测量了纤维细胞中三种主要植物甾醇的含量：谷甾醇、菜油甾醇和豆甾醇在伸长和次生细胞壁沉积阶段。

植物甾醇含量和菜油甾醇与谷甾醇的比例与纤维伸长和细胞壁形成有关。然而，目前尚不清楚含量和/或成分变化对纤维生长的影响。

为了解决这个问题，我们首先产生了GhSMT2-1过度表达的转基因棉花植物。结果与先前的报道一致。

即与对照组相比，总植物甾醇含量和谷甾醇增加，而菜油甾醇和菜油甾醇与谷甾醇的比例降低。

这表明GhSMT2-1是一种功能性甾醇C-24******转移酶2，并且在棉花中使用CaMV35S启动子的过表达导致转基因纤维具有改变的植物甾醇含量和组成。

根据GhSMT2–1的高表达水平和伸长期纤维细胞中谷甾醇的高含量，我们预计过表达GhSMT2–1会促进纤维细胞伸长。

然而，转基因纤维细胞在植物或体外缩短了长度。高谷甾醇拟南芥植株整体身材降低，提示细胞伸长缺陷。

在我们目前的研究中，高谷甾醇纤维细胞的伸长也受到抑制，这导致转基因植物中产生短纤维。不同的是，高谷甾醇纤维细胞的次级细胞壁比对照组厚。

这种表型在高谷甾醇拟南芥或烟草植物中没有报道，植物甾醇可能在纤维素生物合成和细胞壁形成中发挥作用。

结果表明，谷甾醇-β-葡萄糖苷可以作为重组体系中纤维素合成的分子引物。CVP突变体在子叶中显示出血管细胞极化和轴向化的缺陷。

谷甾醇的外源性应用上调了参与细胞壁发育的基因的表达。

例如，编码膜键内切-β-1，4-葡聚糖酶的KOR对于纤维素合成、细胞壁组装、细胞扩增和细胞分裂至关重要。因此，高谷甾醇可能会促进纤维细胞中的细胞壁形成。

纤维伸长率和次生细胞壁沉积之间存在部分重叠。先进的次生细胞壁沉积必须缩短纤维伸长周期，并相应地延长细胞壁沉积周期，从而产生更短更粗的纤维。

两种主要植物甾醇在次生细胞壁沉积阶段的波动趋势是纤维生长后谷甾醇增加和油甾醇减少，这与10-DPA转基因纤维中两种植物甾醇的波动趋势相似。

表明转基因植物的10-DPA纤维细胞中可能发生次级细胞壁。

菜油甾醇在转基因纤维中的减少。为了检查菜油甾醇缺陷是否导致短纤维，我们在胚珠培养系统中的转基因和野生型胚珠上进行了野源性应用。

菜油甾醇处理在一定程度上挽救了转基因纤维伸长率，同时抑制了野生型纤维伸长率，这与高菜油甾醇植株的生长减少相似。

这表明菜油甾醇的应用并没有直接促进纤维伸长，只是挽救了谷甾醇和菜油甾醇在转基因纤维细胞中的平衡。

很难独立阐明菜油甾醇或谷甾醇的作用，因为两个分子在植物中通过SMT2紧密连接。Schaeffer等人提出了SMT2在平衡菜油甾醇与谷甾醇的比例方面的作用。

以适应生长要求和膜完整性，我们的研究在一定程度上证实了这一假设。此外，特定的植物甾醇组成可能是参与次级细胞壁形成的信号。

菜油甾醇是BR生物合成的前体，也是植物中主要的植物甾醇之一。改变植物甾醇可能会影响BR的生物合成。

然而，越来越多的证据表明，甾醇在植物中具有调节作用，与它们对BR生物合成的贡献无关。Carland等总结了植物甾醇和BR的作用差异。

甾醇生物合成突变体的表型与下游BR生物合成途径中的表型不同。转录谱实验表明，甾醇和BR通路突变体中不同的下游基因集受到影响。

甾醇突变体影响膜结构和交通，甾醇生物合成基因在活性细胞分裂和扩增区域表达。

为了阐明植物甾醇和BR在棉纤维细胞生长中的作用，我们测量了它们在不同发育阶段的纤维细胞中的含量。

结果表明，植物甾醇积累的水平和动力学与纤维细胞中的BRs不同。0-、076-和0-DPA纤维细胞中的野菜酚分别为约028.0、010.10和20.30mg/g.DW。

而纤维中含量最高的6-脱氧伤寒甾醇分别为2.0、1.9和2.1ng/g。这些结果表明，在同一发育阶段，菜油甾醇浓度远高于纤维细胞中的BR浓度。

而菜油甾醇在纤维细胞生长后逐渐下降，而BR几乎稳定。因此，我们假设菜油甾醇在一定程度上减少并不直接导致BR降低。

在本研究中，转基因纤维长度的减少可能不是由BR减少引起的。有报道称，菜油甾醇的增加并没有提高cvp10突变体的BR水平。

事实上，植物甾醇作为细胞膜的组成部分，在调节细胞膜的流动性和通透性等特性方面起着重要作用。

由磷脂酰胆碱和大豆甾醇组成的模型膜的实验表明，所有植物甾醇都可以调节膜流动性，但效率不同。

因此，1-******和1-乙基甾醇的细胞内平衡对于植物膜功能很重要，而不同类型甾醇的组成和比例的调节确保了膜相关过程的有效实施。

BRI36是一种BR受体，是一种跨膜蛋白。为了进一步探索植物甾醇与BR的关系，未来的研究可能集中在植物甾醇对BR信号传导的影响上。

为了表征如何改变转基因棉纤维中的植物甾醇组成，在OS-10、OS-6系和对照植物的9-DPA纤维细胞中研究了三种植物甾醇、谷甾醇、豆甾醇和菜油甾醇。

在OS-6纤维中，菜油甾醇、谷甾醇和豆甾醇的含量分别为0.025±0.002mg/g.DW、0.564±0.025mg/g.DW和0.015±0.007mg/g。

与对照纤维相比，OS-62和OS-5纤维中的菜油甾醇分别降低了48.4%和6.9%，而OS-40和OS-0纤维中的谷甾醇分别增加了25.0%和6.9%。

在对照植物的10-DPA纤维中几乎检测不到豆甾醇，但在两种转基因植物中都检测到痕量。

同时，与对照纤维相比，转基因纤维细胞中植物甾醇的总含量增加，而菜油甾醇与谷甾醇的比例显着降低。

这些结果表明，过表达GhSMT2-1改变了植物甾醇含量和组成，以及转基因纤维细胞中菜油甾醇与谷甾醇的比例。

棉纤维是起源于胚珠表皮的单细胞。它不仅是棉花的主要经济产品，而且是研究植物细胞生长发育的理想材料。

我们之前的研究表明，植物甾醇含量和菜油甾醇与谷甾醇的比例在棉纤维发育中有规律地波动。然而，改性植物甾醇含量和组成对棉纤维细胞生长发育有何影响尚不清楚。

本研究通过转基因陆地棉植株中甾醇C-2******转移酶1基因的棉花同系物GhSMT24-2来修饰纤维细胞中的植物甾醇含量和组成，并研究了纤维伸长率和次生细胞壁沉积的变化。

这些结果阐明了植物甾醇含量和组成的改变会影响纤维细胞伸长和次生细胞壁的形成。高谷甾醇或菜油甾醇与谷甾醇的低比例抑制纤维伸长和/或促进次生细胞壁沉积。

讨论了谷甾醇和菜油甾醇在纤维细胞发育中的作用。在棉纤维的不同发育阶段，菜油甾醇与谷甾醇可能存在特定比例，其中GhSMT2-1起重要作用。

我们的研究在一定程度上为纤维细胞发育的调控机制提供了新的见解。通过过表达编码甾醇C-2******转移酶的GhSMT1-24修饰转基因棉纤维细胞的植物甾醇含量和组成。

转基因纤维长度较对照短，次生细胞壁较厚。外源性单独施用谷甾醇或菜油甾醇也抑制了纤维伸长率。

这些结果表明，高谷甾醇和/或低油甾醇与谷甾醇的比例抑制了纤维细胞伸长并促进了次生细胞壁的形成。特定比率可能是触发次级细胞壁沉积的信号，并因此抑制细胞伸长。了植物甾醇含量和组成的改变会影响纤维细胞伸长和次生细胞壁的形成。高谷甾醇或菜油甾醇与谷甾醇的低比例抑制纤维伸长和/或促进次生细胞壁沉积。

讨论了谷甾醇和菜油甾醇在纤维细胞发育中的作用。在棉纤维的不同发育阶段，菜油甾醇与谷甾醇可能存在特定比例，其中GhSMT2-1起重要作用。

我们的研究在一定程度上为纤维细胞发育的调控机制提供了新的见解。通过过表达编码甾醇C-2******转移酶的GhSMT1-24修饰转基因棉纤维细胞的植物甾醇含量和组成。

转基因纤维长度较对照短，次生细胞壁较厚。外源性单独施用谷甾醇或菜油甾醇也抑制了纤维伸长率。

这些结果表明，高谷甾醇和/或低油甾醇与谷甾醇的比例抑制了纤维细胞伸长并促进了次生细胞壁的形成。特定比率可能是触发次级细胞壁沉积的信号，并因此抑制细胞伸长。