近日，中国农业科学院西部农业研究中心李付广研究员团队利用无基因型限制的棉花遗传转化体系，将来源于甜菜的甜菜红素合成通路的3个限速基因成功导入主栽棉花中棉所49中，使甜菜红素在棉花纤维中富集，创制出纤维粉红色的棉花，为通过基因工程手段培育多类型彩色纤维棉花提供了新思路。相关研究结果以“Development of an eco-friendly pink cotton germplasm by engineering betalain biosynthesis pathway”为题在线发表在植物学期刊《植物生物技术（Plant Biotechnology Journal）》(IF=13.26)上。

新疆是我国棉花的主产区，新疆棉花的产量占我国棉花总产量的约90%。为进一步提升棉花的经济价值，创制高产优质的新型彩色棉花是一个有效的途径。目前彩色棉花品质差，产量低，尚不能满足人民对高品质天然彩色纺织品日益增长的追求，因此如何改良彩色棉花的纤维品质和产量，以及创制出更多彩色棉花是棉花生物育种需要解决的重大问题之一。红素合成的关键基因在棉花中进行过量表达，在组成型启动子驱动下，棉纤维及其它组织均呈现粉红色表型；在纤维特利用合成生物学手段结合转基因遗传改良技术改变棉纤维中花青素、原花青素等色素含量或者在棉纤维中富集甜菜红素是创制新型高品质彩色纤维棉花的有效途径。将甜菜异性启动子驱动下，仅有棉纤维呈现粉红色。与受体材料相比，两种转基因材料成熟纤维品质均接近“双30”，棉铃重也未受到影响，说明棉花中甜菜红素的积累对纤维品质和产量没有明显副作用。但成熟纤维中甜菜红素的含量随着液泡的裂解而降低，导致纤维颜色变浅。

未来的研究一方面需要将获得的粉红色棉花与现有的彩色棉花进行杂交，进而创制出更多色彩的彩色棉花；另一方面需要针对甜菜红素如何在纤维次生壁沉积而不消退的机理进行深入研究，以确保甜菜红素在成熟纤维中更加稳定存在。本研究首次将甜菜红素导入主栽棉花中棉所49中并稳定积累，是以棉花为底盘作物、开展合成生物学研究的初步探索。