近日浙江大学农业与生物技术学院教授张天真团队在《自然—遗传学》发表研讨论文，报道高质量四倍体陆地棉和海岛棉的来源及种间分化的遗传机制，提醒陆地棉广适性、海岛棉优质的遗传根底。
完成较完善的基因组组装
据张天真引见，棉花属共包括46个二倍体棉种和5个四倍体棉种，一切的二倍体棉种均可能由1个共同的祖先进化而来，随后分化为8个基因组，包括A、B、C、D、E、F、G和K。
“而一切的四倍体棉种均由A基因组亚洲棉和D基因组雷蒙德氏棉停止种间杂交集倍构成，是异源四倍体棉种。”张天真通知《中国科学报》。
研讨团队对两个异源四倍体棉种——陆地棉TM-1和海岛棉Hai7124，停止了超深邃度测序，随后依照测序得到的棉花基因组序列，用DeNovoMAGIC3软件停止基因组组装。
值得一提的是，相比已发表的两个旧版本，新组装的海岛棉Hai7124基因组的连续性分别进步了47倍和90倍，陆地棉TM-1基因组的连续性也进步10-20倍。基因组的完好性，特别在反复序列富集的着丝粒区域组装的完好性大幅提升。
张天真表示，此次研讨分离了基因组范畴最前沿的组装、光学图谱等技术，使新组装的两个棉种基因组序列的精确性、完好性和连续性均显著提升，这也为后续四倍体棉花育种的研讨奠定坚实根底。
“参考基因组序列是功用基因组研讨的一项十分重要的根底工作。”中国农业大学农学院教授华金平对《中国科学报》表示，“此次组装的陆地棉TM-1是第三个、也是目前最完善的版本，反映了我国科学家锦上添花、契而不舍的科学肉体。海岛棉Hai7124序列释放也代表我国科学家在此范畴的最新停顿，为海岛棉功用基因组研讨提供重要根据。”
接下来，研讨人员运用这两个组装良好的基因组棉种，经过全基因组比拟剖析发现，基因表达、构造变异和扩展基因家族的物种特异性改动，是这两个棉种构成和进化的缘由。
“经过比拟陆地棉和海岛棉的基因组差别，我们发如今这两个棉种中各存在很多扩增的特异基因，并揣测，其中某些特异基因可能与棉种的特异性状有关。”张天真引见，在两个棉种的基因组中，也发现染色体构造的差别。
研讨人员发现，在纤维发育期间，陆地棉和海岛棉的膜转运、糖合成、碳水化合物代谢通路等相关基因差别富集。
其中蔗糖转运、离子转运、液泡转化酶等调控细胞伸长的相关基因，在海岛棉纤维发育中的表达持续时间远善于陆地棉。“这是海岛棉纤维质量较优的主要缘由。”张天真说。
此外陆地棉中有更多的乙烯、ABA信号调控的基因被激活，而这些基因能够调控棉花对冷、热等环境的反响，因而这些基因可能与陆地棉的广适性亲密相关。
助力棉种改进驯化棉花
张天真表示，虽我国棉花产量位居世界前列，但我国棉花消费也面临着严重危机，如棉类型单一、纤维质量差、纤维强度较低等问题。
“因而充沛研讨棉花基因组功用，对加快选育优质的棉花种类、保证我国棉花产业可持续开展具有十分重要的意义。”
研讨人员表示，此次研讨发现将有助于说明棉花的驯化历史和棉花基因组进化进程。此外能够进一步研讨陆地棉和海岛棉基因组中的差别基因，以应用于下一步的棉花育种，进步棉花纤维质量，加强棉花对外界环境的顺应性。
“本项研讨办法还能够扩展应用到其他作物上，以便更好地理解作物的驯化历史，改良提升作物质量。”张天真说。
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