我国科学家绘制陆地棉进化路线图 为提升纤维品质与抗病育种拓宽基因来源

当前,我国棉花产业面临遗传多样性下降、品种同质化加剧的突出问题。

长期以来,区域化集中种植导致棉花品种的遗传基础日益狭窄,对棉花产业的可持续发展构成了严峻挑战。

如何在纷繁复杂的棉花遗传背景中,寻找到推动育种创新的突破口,成为业界亟待解决的科学难题。

中国农业科学院棉花研究所李付广、杨召恩研究团队经过长期攻关,利用107份陆地棉代表性种质,成功构建了涵盖野生种和栽培种基因组信息总和的超级泛基因组。

这一创新性的研究方法,使科学家得以从全新的角度审视陆地棉的进化历程。

研究团队的关键发现是,在陆地棉种内A03至A09区间存在的染色体易位事件,这一重要的遗传变异事件对陆地棉的种群分化和区域适应性产生了显著影响。

进一步的深入分析表明,在现代栽培陆地棉形成之前,野生陆地棉、半野生陆地棉曾经历了三个阶段的结构性变异。

以这些结构变异为遗传标记,可将陆地棉细分为32种单倍型。

令人遗憾的是,现代栽培种仅源于其中一个单倍型,这意味着当前使用的陆地棉品种遗传基础极其狭窄,蕴含着巨大的遗传潜力有待挖掘。

在抗病性研究方面,研究团队在陆地棉泛基因组中发现了广泛存在且与抗病密切相关的结构变异。

通过对抗病免疫受体编码基因NLR家族的系统分析,科学家鉴定出了抗黄萎病的新位点,并揭示了NLR基因家族的演化规律。

这些发现为培育更具抗病性的棉花品种奠定了坚实的科学基础。

在纤维品质研究方面,研究成果更是令人瞩目。

团队标记鉴定出了69个与纤维品质相关的遗传位点,其中62个为以前未曾检测到的新位点。

这一发现大幅拓展了纤维品质遗传研究的范围。

同时,科学家还发现了调控纤维强度与种子大小的多效基因,这类基因具有一因多效的特性,对于优化棉花性状组合具有重要价值。

这项研究的深层意义在于,它不仅揭示了陆地棉从野生到栽培的进化轨迹,更重要的是为棉花种质资源的科学评估和优异基因的发掘提供了理论依据。

通过系统挖掘那些未被现代育种充分利用的优异基因,育种工作者可以突破现有品种的遗传瓶颈,创制具有更强竞争力的新种质。

这为我国棉花产业的长远发展注入了新的活力。

这项具有里程碑意义的研究,不仅深化了人类对棉花进化的科学认知,更为保障国家棉花产业安全提供了关键科技支撑。

在全球化竞争日益激烈的背景下,我国科学家在作物遗传研究领域取得的这一重大突破,彰显了农业基础研究的战略价值,也为其他作物的种质创新提供了可借鉴的研究范式。

未来,随着这些科学发现向育种应用的持续转化,我国棉花产业有望迎来新一轮的品质革命。