10月29日，华中农业大学棉花遗传改良团队在《自然—遗传》（Nature Genetics）上发表了最新研究论文，构建了二倍体亚洲棉和四倍体陆地棉图形泛基因组，解析了不同棉种纤维品质形成的遗传调控的共性和分歧模块，推动了开辟棉花生物育种优异遗传资源精准创制的新途径。该研究为通过种间靶向渗入实现纤维品质改良提供了支撑，为在不同倍性植物中解析同一性状形成的遗传调控机制提供了参考。

我国是棉花生产大国、消费大国。虽然我国棉花年产量约600万吨，但每年需要进口优质皮棉200万吨，优质棉短缺成为棉花产业链的重要问题。将二倍体亚洲棉与四倍体陆地棉遗传资源进行比较研究，挖掘种间平行选择和特异利用的基因，是拓宽四倍体陆地棉的遗传多样性从而提升纤维品质的重要途径。

该研究从216份亚洲棉材料中挑选出15份进行了PacBio测序，又根据3606份陆地棉材料的进化树、表型变异、地理分布挑选了23份半野生种质和37份栽培种品种进行了PacBio和ONT的三代测序，精细组装了15份亚洲棉和35份陆地棉材料（包括半野生种系20份、栽培种15份）的基因组，分别构建了基于基因和结构变异的泛基因组。

研究确定了阔叶棉是陆地棉栽培种最近的半野生种系，解析了陆地棉半野生种系到栽培种镶嵌（Mosaic）的基因组结构图谱，鉴定出半野生种系向栽培种高可变渐渗热点区域。进一步研究发现，优异农艺性状的遗传位点供体来源与Mosaic区块相关，例如纤维长度相关的位点与帕默尔棉共享最多。

研究首次提出二倍体与四倍体图形泛基因组的比较方法，并发现多倍化后陆地棉的两个亚基因组呈现趋同演化特征。

进一步研究鉴定出在育种选择下两种倍性水平间保守的调控模式。结果表明，二倍体和四倍体之间基因组结构变异影响了基因表达调控。

研究发现，大多数控制纤维品质的遗传位点在亚洲棉和陆地棉是独立存在的，说明控制二者纤维品质的遗传位点差异很大，为未来利用亚洲棉中独特的优异变异改良陆地棉的纤维品质提供了靶点。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、作物遗传改良全国重点实验室自主课题、湖北洪山实验室重大项目、中国科协青年人才托举工程等项目资助。

论文相关信息：https://doi.org/10.1038/s41588-024-01964-8