1945 年发现，突变体苞片细长扭曲、不能包裹花蕾，利于农药附着、减轻虫害、降低机采棉杂质。遗传分析表明该性状由**单隐性核基因控制**，前期研究将 fg 位点初步定位在 A03 染色体，但调控该性状的致因基因尚未被克隆。CNL 类基因大多参与植物免疫，部分功能获得型点突变会造成基因自激活，引发免疫反应，改变植物形态；但 CNL 如何调控植物器官形态建成的分子机制尚不清晰。本研究旨在克隆 fg 基因，解析棉花苞片形态发育调控机制，并将该性状应用于海岛棉育种。

1. 两种棉花苞片的形态学特征

与正常苞片材料 TM‑1 相比，fg 突变体 T582 苞片狭长卷曲，无法包裹花蕾，苞片面积仅为 TM‑1 的 1/4；二者杂交得到的 F₁苞片呈现中间表型。形态上，TM‑1 苞片锯齿均匀、叶脉呈放射状分布；T582 苞片锯齿仅集中在苞片上端，叶脉平行排布。细胞学观察表明，突变体苞片表皮细胞纵向显著伸长、排列松散，而两类材料的叶肉细胞均未分化出典型栅栏与海绵组织，证明苞片属于变态叶，细胞纵向过度伸长、横向扩展受抑是该突变表型的细胞学基础。

2. fg 位点遗传分析与图位克隆

F₂、BC₁分离群体表型统计和卡方检验证实，frego 苞片性状由**单隐性核基因**控制。先利用 BSA‑seq 将 fg 初定位至 A03 染色体，再开发 SNP、InDel 标记开展精细定位，最终锁定 1 Mb 候选区间。结合重测序与转录组数据比对，发现区间内*GH_A03G0230*在外显子区域存在错义突变，其余变异多位于非编码区；KASP 分型结果显示该基因位点与 frego 苞片性状共分离，确定其为关键候选基因。

3. VIGS 沉默候选基因回补突变表型

在 T582 与 MD51ne 两份 fg 突变材料中对候选基因进行 VIGS 沉默，qPCR 检测确认基因表达显著下调后，突变苞片形态向正常苞片恢复，苞片整体长宽比与表皮细胞长宽比明显降低，叶脉恢复放射状排列，由此确认 GH_A03G0230 即为 fg 致因基因，命名为 Ghfg。序列比对发现 T582 的 Ghfg 共有 7 处序列变异；烟草瞬时表达试验进一步证实，突变型 Ghfg 可诱导叶片细胞坏死，该蛋白发生自激活。

4. 转基因棉花验证 Ghfg 基因功能

设置两组转基因验证：在突变材料 MD51ne 背景下利用 CRISPR/Cas9 敲除 Ghfg，获得多个敲除株系，苞片形态恢复正常，直接证明 Ghfg 突变是 frego 苞片性状的成因；将突变型 Ghfg 由 35S 启动子驱动在正常材料 TM‑1 中过表达，却未观察到典型突变苞片表型，推测稳定转基因植株中目的基因表达水平不足，不足以激活下游通路。

5. 单细胞与转录组解析潜在调控通路

对 TM‑1 和 T582 的幼嫩苞片原生质体开展单细胞转录组测序，聚类得到 12 个细胞簇，归为 7 大类细胞类型，并通过标记基因与原位杂交完成细胞身份注释。组学对比显示，正常苞片增殖细胞富集生长素信号、细胞壁重塑通路，而突变苞片增殖细胞显著富集氧化应激、防御相关通路；VIGS 沉默材料转录组结果也与之一致，说明增殖细胞是表型差异的核心细胞群，苞片形态建成受生长素稳态和 ROS 平衡共同调控。

6. frego 苞片体内活性氧水平显著升高

对不同材料苞片进行生理指标测定，结果显示 fg 突变苞片的 CAT、SOD、POD 抗氧化酶活性以及 MDA 含量均显著高于正常苞片；NBT 组织染色直观证明突变苞片内 ROS 大量累积。说明自激活的 Ghfg 能够持续触发苞片内部氧化应激，诱导抗氧化系统响应。

7. 内源激素分布差异调控苞片形态

分发育阶段、分区段取样，借助 LC‑MS/MS 测定苞片内源激素。正常 TM‑1 苞片内生长素 IAA 沿基部到顶端均匀分布；而 fg 突变苞片的生长素大量富集在苞片远端顶端，形成极强的基‑顶浓度梯度。细胞分裂素在不同材料间无稳定差异，赤霉素的差异在苞片发育后期消失。顶端富集的生长素驱动细胞优先纵向伸长，最终形成狭长卷曲的苞片。

8. frego 苞片性状导入海岛棉创制新种质

海岛棉纤维品质优良，但原有苞片偏大，机采加工时苞片残屑会造成纤维杂质偏高。研究以海岛棉品种新海 41 作为轮回亲本，与 fg 突变材料 MD51ne 杂交，连续多代回交并结合 KASP 分子标记辅助筛选，在 BC₄世代自交后获得稳定纯合、携带 frego 苞片的海岛棉新材料 Gb.CB，为培育低杂质、适合机采的海岛棉品种提供优质种质资源。