オミックアプローチによる綿花繊維の発達における植物ホルモンの役割の理解、最近の進歩と今後の方向性

Understanding the role of phytohormones in cotton fiber development through omic approaches; recent advances and future directions.

• Lichen Wang
• Guifeng Wang
• Lu Long
• Sumeyye Altunok
• Zongqin Feng
• Depeng Wang
• Khalid Mahmood Khawar
• Muhammad Mujtaba

抄録

綿花は、セルロースを豊富に含む成熟繊維であるため、繊維産業にとって最も重要な繊維作物の一つです。繊維の発生と伸長は、単細胞の分化と成長のメカニズムを解明するための最良のモデルの一つであり、繊維開発プログラムのターゲットにもなっています。ここ数十年の間に、高収率のオミックスアプローチ（ゲノミクス、トランスクリプトミクス、プロテオミクス）により、植物ホルモンとの機能的な関係とともに、繊維の発達に関与するいくつかの遺伝子や遺伝子産物が同定されてきました。例えば、MYB転写因子ファミリーやSus遺伝子ファミリーは綿花繊維の発生を制御していることが明らかになっています。最も重要なことは、植物ホルモンの生合成、応答、輸送が綿花繊維の発生に関与していることである。ここでは、本レビューでは、綿花における上記遺伝子操作による信頼性の高い遺伝的証拠をまとめ、主要な植物ホルモン、転写因子、タンパク質、およびSusのような下流の繊維成長関連遺伝子の間の関係を記述した。また、活性酸素、脂肪酸代謝、アクチン（球状多機能タンパク質）などの他の重要な因子が繊維発育に及ぼす影響についても議論されている。また、マルチプルオミックス解析を用いた新たな重要遺伝子の発見に向けた今後の展望とともに、綿花繊維発達研究の課題や不足点についても言及されています。

Cotton is among the most important fiber crops for the textile-based industry, thanks to its cellulose-rich mature fibers. The fiber initiation and elongation are one of the best models for deciphering mechanisms of single-cell differentiation and growth, that also target of fiber development programs. During the last couple of decades, high yielding omics approaches (genomics, transcriptomics, and proteomics), have helped in the identification of several genes and gene products involved in fiber development along with functional relationship to phytohormones. For example, MYB transcription factor family and Sus gene family have been evidenced by controlling cotton fiber initiation. Most importantly, the biosynthesis, responses, and transporting of phytohormones is documented to participate in the initiation of cotton fibers. Herein, in this review, the reliable genetic evidence by manipulating the above genes in cotton have been summarized to describe the relationships among key phytohormones, transcription factors, proteins, and downstream fiber growth-related genes such as Sus. The effect of other important factors such as ROS, fatty acid metabolism, and actin (globular multi-functional proteins) over fiber development has also been discussed. The challenges and deficiencies in the research of cotton fiber development have been mentioned along with a future perspective to discover new crucial genes using multiple omics analysis.

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