近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所/棉花生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室研究員劉方團(tuán)隊聯(lián)合國內(nèi)外多家研究單位,在全基因組水平探討了四倍體棉種的多倍化、適應(yīng)性進(jìn)化與馴化，揭示了棉花多倍化及人工馴化過程的遺傳變異基礎(chǔ)，為其他農(nóng)作物多倍化研究提供了理論基礎(chǔ)，為棉花育種創(chuàng)新提供了重要的種質(zhì)資源。相關(guān)成果在線發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)。

　　多倍化是植物進(jìn)化的重要機(jī)制，使得多倍體植物具有廣泛適應(yīng)能力。常見的多倍體植物有六倍體小麥、四倍體棉花和馬鈴薯等。異源四倍體棉花包括陸地棉、海島棉、毛棉、黃褐棉、達(dá)爾文氏棉、艾克曼棉和斯蒂芬氏棉等7個棉種，其中前5個異源四倍體棉種的基因組序列已公布，而最新被發(fā)現(xiàn)命名的野生棉——艾克曼棉和斯蒂芬氏棉的基因組圖譜尚未被報道。解析艾克曼棉和斯蒂芬氏棉的基因組信息，標(biāo)志著異源四倍體棉花演化拼圖的全部完成，對分析棉花多倍化及進(jìn)化機(jī)制具有有重要意義。

　　該研究對艾克曼棉、斯蒂芬氏棉和一個陸地棉野生種系進(jìn)行測序，解析了棉花多倍化及適應(yīng)性進(jìn)化過程中廣泛存在的基因組結(jié)構(gòu)變異。結(jié)合四倍體棉種表型分化、遺傳隔離和遺傳趨同等，闡述了棉花生物多樣性和棉花馴化的遺傳基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)野生棉對馴化棉種在適應(yīng)性方面有較強(qiáng)的基因滲入。

　　進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，棉花馴化過程中編碼磷酸肽結(jié)合蛋白的基因結(jié)構(gòu)變異可能與纖維長度有關(guān)，烯酰輔酶Aδ異構(gòu)酶3和乙烯響應(yīng)因子RAP2-7可能通過調(diào)節(jié)植物激素相關(guān)的生化途徑，提高棉花非生物脅迫耐受性。

　　該研究結(jié)果填補(bǔ)了多倍體棉花系統(tǒng)發(fā)育研究的空白，揭示了棉花多倍化過程中的適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制，為棉花抗性和纖維品質(zhì)遺傳改良提供了寶貴的遺傳材料。

　　該研究得到國家自然科學(xué)基金等項目資助。中棉所已畢業(yè)博士生、棉花生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室安陽工學(xué)院基地教授彭仁海為論文第一作者，劉方為總通訊作者。北京諾禾致源科技股份有限公司、美國愛荷華州立大學(xué)等多家單位參與該研究。