本报讯（记者李晨）近日，中国农业科学院棉花研究所棉花生物学国家重点实验室研究员刘方团队联合国内外多家研究单位，在全基因组水平探讨了四倍体棉种的多倍化、适应性进化与驯化，揭示了棉花多倍化及人工驯化过程的遗传变异基础，为其他农作物多倍化研究提供了理论基础，为棉花育种创新提供了重要的种质资源。相关成果在线发表于美国《国家科学院院刊》。
多倍化是植物进化的重要机制，使得多倍体植物具有广泛适应能力。异源四倍体棉花包括7个棉种，其中5个棉种的基因组序列已公布，而最新被发现并命名的野生棉——艾克曼棉和斯蒂芬氏棉的基因组图谱尚未被报道。解析艾克曼棉和斯蒂芬氏棉的基因组信息，标志着异源四倍体棉花“演化拼图”全部完成，对分析棉花多倍化及进化机制具有重要意义。
该研究对艾克曼棉、斯蒂芬氏棉和一个陆地棉野生种系进行测序，解析了棉花多倍化及适应性进化过程中广泛存在的基因组结构变异。结合四倍体棉种表型分化、遗传隔离和遗传趋同等，阐述了棉花生物多样性和棉花驯化的遗传基础，发现野生棉对驯化棉种在适应性方面有较强的基因渗入。
进一步研究发现，棉花驯化过程中编码磷酸肽结合蛋白的基因结构变异可能与纤维长度有关，烯酰辅酶Aδ异构酶3和乙烯响应因子RAP2-7可能通过调节植物激素相关的生化途径，提高棉花非生物胁迫耐受性。
研究结果揭示了棉花多倍化过程中的适应性进化机制，为棉花抗性和纤维品质遗传改良提供了宝贵的遗传材料。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1073/pnas.2208496119
