近日，罗明教授课题组研究发现鞘脂合成抑制剂伏马毒素FB1是导致棉花黄萎病的毒素之一，经FB1或大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）处理都会导致棉花中的GhIQD10基因下调，GhIQD10基因的过表达能够增强棉花黄萎病抗性。相关研究成果已以“Sphingolipid synthesis inhibitor fumonisin B1 causes verticillium wilt in cotton”为题在线发表于Journal of Integrative Plant Biology（中科院一区）。
大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）所引起的黄萎病会造成棉花严重减产，被誉为棉花的“癌症”。该研究首先使用鞘脂合成抑制剂FB1处理棉花幼苗，表现出与V. dahliae处理相一致的萎蔫表型。通过基因组比对发现V. dahliae基因组中含有FB1的合成基因簇，随后通过高效液相色谱与质谱检测表明V. dahliae能够合成FB1，进一步构建FB1合成基因敲除菌，其FB1含量和致病力明显下降，表明FB1是V. dahliae的致病毒素之一。有意思的是在V. dahliae处理的根中，大部分鞘脂含量都明显下降，而GIPC含量则明显上升，表明V. dahliae所产生的FB1能够干扰植物鞘脂的合成，并通过其他途径使得GIPC含量升高，从而对其毒蛋白VdNLP更敏感。之后通过转录组发现FB1处理根中约80%的差异表达基因（DEGs）与V. dahliae处理根中发现的DEGs相同，且几乎所有这些DEGs在两种处理后的表达趋势相似。更进一步，过表达这两种处理都下调的一个基因——GhIQD10能够通过促进油菜素内酯和抗病原菌基因的表达，增强棉花黄萎病抗性。该研究进一步丰富了大丽轮枝菌的致病机理，为进一步培育黄萎病抗性棉花提供了新的策略。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.13241
以上研究得到了转基因专项（2018ZX0800921B）和国家自然科学基金（31971984和31571722）的资助。
罗明教授课题组现有教师和学生共10人，研究方向主要是探索植物激素及其相关基因在作物生长发育中的作用和调控机制，特别是油菜素内酯BRs对作物产量和品质以及抗逆性形成的作用和调控机制。近两年，该课题组在棉花鞘脂研究方向发表多篇研究论文。
1. 建立棉花纤维中膜脂筏活性检测方法
棉花纤维是极性伸长的单细胞，在其伸长过程中必然伴随着细胞膜的极度延伸和丰富的膜上的生理生化活动。该研究根据荧光染料di-4-ANEPPDHQ结合膜脂筏微区的“blue shift”特性，通过胚珠体外培养体系，建立了棉花纤维中膜脂筏活性的检测方法，并依据该方法研究表明伴随棉花纤维的发育其膜脂筏活性呈现低-高-低的规律，即棉花纤维快速伸长期时纤维细胞膜脂筏活性最高。研究结果以“Membrane lipid raft organization during cotton fiber development”为题发表在棉花研究英文版上。
论文链接https://link.springer.com/article/10.1186/s42397-020-00054-4
2. 植物固醇在棉花种子发育中的作用
鞘脂和固醇是组成膜脂筏微区的重要组分，它们之间相互依存相互影响，2019年罗明研究员课题组牛琪已阐述了植物固醇在棉花纤维发育中的作用（Niu, et al., 2019）。该研究在前期基础上检测了不同发育时期棉花种子中固醇的含量，表明菜油甾醇与谷甾醇的比率与棉花种子息息相关，而用固醇合成抑制剂处理严重抑制棉花种子发育，进一步通过转基因表明过表达植物固醇合成基因GhSMT2促进棉花种子发育，确证了植物固醇在棉花种子发育中的作用。研究结果以“Functions of phytosterols in seed development of upland cotton (Gossypium
hirsutum L.)”为题发表在Industrial Crops & Products（中科院一区）。
论文链接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0926669021005665
3. 含有羟基化和饱和超长链脂肪酸（VLCFA）的植物神经酰胺在棉花纤维发育中有重要作用
如前所述，膜脂筏活性与棉花纤维发育密切相关。该研究通过对不同发育时期棉花纤维中鞘脂组的测定，解释了含有羟基化和饱和超长链脂肪酸（VLCFA）的植物神经酰胺在棉花纤维发育中有重要作用，并进一步通过外施鞘脂合成酶丝氨酸-棕榈酰转移酶抑制剂多球壳菌素，能够显著抑制纤维伸长，证实了鞘脂在棉花纤维发育中具有重要的作用。该研究结果以“Sphingolipid Profile during Cotton Fiber Growth Revealed That a Phytoceramide Containing Hydroxylated and Saturated VLCFA Is Important for Fiber Cell Elongation”为题发表在Biomolecules。
论文链接：https://doi.org/10.3390/biom11091352
4. 鞘脂与固醇在棉花纤维起始中的作用
该研究通过对比徐州142和徐州142无绒无絮以及新乡小吉无绒无絮突变体中固醇与鞘脂的变化，阐述了固醇与鞘脂在棉花纤维起始中的作用。进一步通过鞘脂合成抑制剂PDMP (1-phenyl-2-decanoylamino-3-morpholino-1-propanol)处理，显著抑制棉花纤维起始，证实固醇与鞘脂在棉花纤维起始中具有重要的作用。该研究以“Comparative metabolomics analysis reveals sterols and sphingolipids play a role in cotton fiber cell initiation”发表在International Journal of Molecular Sciences（中科院二区）。
论文链接：https://www.mdpi.com/1422-0067/22/21/11438/htm
5. 膜在纤维发育中的研究进展
在前述文章发表后，应邀在Membranes作了为题“Advances about the Roles of Membranes in Cotton Fiber Development”的综述，综合阐明了膜在棉花纤维发育中的研究进展，展望了下一步如何研究鞘脂和固醇在棉花纤维发育中的作用机制。
论文链接：https://doi.org/10.3390/membranes11070471