中國農(nóng)業(yè)科學院綿花研究所／綿花生物學國家重點実験室研究員の劉方チームはこのほど、國內(nèi)外の複數(shù)の研究機関と共同で、全ゲノムレベルで4倍體綿花種の多倍化、適応性進化と馴化を検討し、綿花の多倍化と人工馴化過程の遺伝的変異の基礎(chǔ)を明らかにした。他の農(nóng)作物の多倍化研究に理論的基礎(chǔ)を提供し、綿花の育種革新に重要な種質(zhì)資源を提供した。関連成果は「米國國立科學アカデミー誌」（PNAS）にオンラインで発表された。

多倍化は植物進化の重要なメカニズムであり、多倍體植物に広範な適応能力を持たせる。一般的な多倍體植物には6倍體小麥、4倍體綿、ジャガイモなどがある。異種四倍體綿花には陸綿、海島綿、毛綿、黃褐色綿、ダーウィン氏綿、アイクマン綿、スティーブン氏綿など7つの綿花種が含まれており、そのうち上位5つの異種四倍體綿種のゲノム配列が公表されているが、最新に発見された野生綿であるアイクマン綿とスティーブン氏綿のゲノムマップは報告されていない。アイクマン綿とスティーブン綿のゲノム情報を解析することは、異種四倍體綿の進化パズルのすべての完成を示し、綿の多倍化と進化メカニズムの分析に重要な意義がある。

この研究はアイクマン綿、スティーブン氏綿と陸綿野生種系に対してシーケンシングを行い、綿花の多倍化と適応性進化過程に広く存在するゲノム構(gòu)造変異を解析した。4倍體綿種の表現(xiàn)型分化、遺伝的隔離と遺伝的傾向が同等であることを結(jié)合し、綿の生物多様性と綿の馴化の遺伝的基礎(chǔ)を述べ、野生綿は馴化綿種に対して適応性の面で強い遺伝子が浸透していることを発見した。

さらに研究によると、綿花の馴化過程におけるリン酸ペプチド結(jié)合蛋白質(zhì)をコードする遺伝子構(gòu)造変異は繊維長と関係がある可能性があり、アルケニル補酵素Aδ異性化酵素3及びエチレン応答因子RAP 2?7は、植物ホルモンに関連する生化學的経路を調(diào)節(jié)することにより、綿花の非生物的ストレス耐性を高めることができる。

この研究結(jié)果は多倍體綿花システムの発育研究の空白を埋め、綿花の多倍化過程における適応性進化メカニズムを明らかにし、綿花の抵抗性と繊維品質(zhì)の遺伝改良に貴重な遺伝材料を提供した。

この研究は國家自然科學基金などのプロジェクトから助成された。中綿所はすでに博士課程を卒業(yè)し、綿花生物學國家重點実験室安陽工學院基地教授の彭仁海氏を論文の第1著者とし、劉方氏を総通信著者とした。北京諾禾致源科技株式會社、米國アイオワ州立大學など多くの機関がこの研究に參加している。