由中國農業科學院棉花研(yan)究(jiu)(jiu)所(suo)牽頭主持，聯合北(bei)京大(da)學(xue)、深圳華(hua)大(da)基(ji)因(yin)(yin)、武漢大(da)學(xue)、河北(bei)農業大(da)學(xue)、美國農業部(bu)南方(fang)平原研(yan)究(jiu)(jiu)中心等單位，共同完成(cheng)了世界(jie)上(shang)廣泛栽培的(de)陸地棉(mian)(mian)（Gossypiumhirsutum）的(de)全基(ji)因(yin)(yin)組(zu)測序及圖譜(pu)繪制，相(xiang)關研(yan)究(jiu)(jiu)成(cheng)果于(yu)2015年4月(yue)20日在(zai)《自然-生物技(ji)術（Nature Biotechnology）》上(shang)發(fa)表。這(zhe)是棉(mian)(mian)花(hua)所(suo)主導的(de)棉(mian)(mian)花(hua)基(ji)因(yin)(yin)組(zu)測序研(yan)究(jiu)(jiu)團(tuan)隊(dui)繼兩個(ge)二倍體棉(mian)(mian)花(hua)基(ji)因(yin)(yin)組(zu)圖譜(pu)繪制完成(cheng)之后，在(zai)基(ji)因(yin)(yin)組(zu)學(xue)研(yan)究(jiu)(jiu)領域取得的(de)又一項突破性成(cheng)果。

    2007年12月，棉(mian)花所聯合(he)國內外優勢科(ke)研單位，率先在國際上牽頭(tou)啟動了棉(mian)花基(ji)因組(zu)計劃。2012年8月，雷蒙德(de)氏(shi)棉(mian)（D基(ji)因組(zu)）全(quan)基(ji)因組(zu)圖譜繪制(zhi)完成(cheng)。2014年4月，亞(ya)洲棉(mian)（A基(ji)因組(zu)）全(quan)基(ji)因組(zu)測序完成(cheng)工(gong)(gong)作(zuo)。在上述工(gong)(gong)作(zuo)的(de)基(ji)礎上，2015年4月，完成(cheng)了四倍體棉(mian)花-陸地棉(mian)（AD組(zu)）基(ji)因組(zu)的(de)測序、組(zu)裝及分析工(gong)(gong)作(zuo)。

    異源(yuan)(yuan)四(si)倍(bei)體(ti)物種(zhong)(zhong)陸地(di)棉(mian)(mian)(mian)(mian)（G. hirsutum L.）是世(shi)界上最重(zhong)要的(de)纖維作物和模式多倍(bei)體(ti)作物。棉(mian)(mian)(mian)(mian)屬(shu)包括46個(ge)二倍(bei)體(ti)和5個(ge)四(si)倍(bei)體(ti)棉(mian)(mian)(mian)(mian)種(zhong)(zhong)，所有(you)的(de)二倍(bei)體(ti)棉(mian)(mian)(mian)(mian)種(zhong)(zhong)均(jun)來自同一(yi)祖(zu)先，經(jing)演化(hua)形成了A、B、C、D、E、F、G和K基因(yin)(yin)(yin)組(zu)，四(si)倍(bei)體(ti)棉(mian)(mian)(mian)(mian)種(zhong)(zhong)的(de)基因(yin)(yin)(yin)組(zu)類型為AD。目前認為AD基因(yin)(yin)(yin)組(zu)是由(you)A基因(yin)(yin)(yin)組(zu)祖(zu)先與D基因(yin)(yin)(yin)組(zu)祖(zu)先雜交后染(ran)色體(ti)加倍(bei)而形成的(de)，其中就包括陸地(di)棉(mian)(mian)(mian)(mian)。高質量(liang)組(zu)裝異源(yuan)(yuan)多倍(bei)體(ti)植(zhi)物基因(yin)(yin)(yin)組(zu)是一(yi)個(ge)艱難的(de)任務(wu)，因(yin)(yin)(yin)為這種(zhong)(zhong)基因(yin)(yin)(yin)組(zu)比較(jiao)大(da)，包含大(da)量(liang)的(de)重(zhong)復(fu)序列(lie)和高度同源(yuan)(yuan)的(de)亞(ya)基因(yin)(yin)(yin)組(zu)。

    在該(gai)研(yan)究中，科(ke)研(yan)人(ren)員整合了(le)全(quan)基(ji)(ji)因(yin)(yin)組(zu)(zu)(zu)散彈(dan)槍法(fa)、BAC-to-BAC、高密(mi)度遺(yi)傳圖譜構(gou)建等策(ce)略，對陸地(di)棉(mian)(mian)遺(yi)傳標準(zhun)系—TM-1進行了(le)全(quan)基(ji)(ji)因(yin)(yin)組(zu)(zu)(zu)測序和組(zu)(zu)(zu)裝，最終(zhong)獲得了(le)26條染色體。通(tong)(tong)過(guo)基(ji)(ji)因(yin)(yin)組(zu)(zu)(zu)注釋(shi)，得到(dao)了(le)76943個蛋白編碼基(ji)(ji)因(yin)(yin)。利用(yong)比(bi)較基(ji)(ji)因(yin)(yin)組(zu)(zu)(zu)學方法(fa)，首次從全(quan)基(ji)(ji)因(yin)(yin)組(zu)(zu)(zu)水平揭示(shi)(shi)了(le)四(si)倍(bei)(bei)體棉(mian)(mian)花是由(you)A基(ji)(ji)因(yin)(yin)組(zu)(zu)(zu)的祖先和D基(ji)(ji)因(yin)(yin)組(zu)(zu)(zu)的祖先通(tong)(tong)過(guo)染色體融合而形成，并初步(bu)揭示(shi)(shi)了(le)四(si)倍(bei)(bei)體棉(mian)(mian)花基(ji)(ji)因(yin)(yin)組(zu)(zu)(zu)的進化規律。同時，通(tong)(tong)過(guo)兩個二倍(bei)(bei)棉(mian)(mian)花和四(si)倍(bei)(bei)體棉(mian)(mian)花不同纖(xian)(xian)(xian)維(wei)發育時期乙烯(xi)代謝通(tong)(tong)路的基(ji)(ji)因(yin)(yin)組(zu)(zu)(zu)比(bi)較和相關的實驗證據，證實了(le)乙烯(xi)調控纖(xian)(xian)(xian)維(wei)伸長的雙向調節假(jia)說—纖(xian)(xian)(xian)維(wei)伸長發育過(guo)程中，乙烯(xi)過(guo)多和不足都會抑制棉(mian)(mian)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)的伸長，這是不同棉(mian)(mian)種(zhong)間纖(xian)(xian)(xian)維(wei)長度存在差異(yi)重要原因(yin)(yin)之一。

    據該項目的(de)(de)主要(yao)負(fu)責人李付廣(guang)研究員(yuan)介紹，我(wo)國是世界(jie)上(shang)最大的(de)(de)紡織品(pin)生產國和消費國，在國民經濟中具有(you)十(shi)分重要(yao)的(de)(de)地(di)(di)位。四倍體(ti)棉(mian)花-陸地(di)(di)棉(mian)（AD組(zu)(zu)）基因組(zu)(zu)圖譜繪制(zhi)完成(cheng)，將對棉(mian)花重要(yao)農藝性狀分子(zi)機制(zhi)的(de)(de)解析、基因資(zi)源(yuan)挖掘與利(li)用、異源(yuan)多倍體(ti)形成(cheng)及演化等多個研究領域(yu)提供支(zhi)持，加快棉(mian)花新品(pin)種(zhong)的(de)(de)選育，對我(wo)國棉(mian)花產業的(de)(de)可持續(xu)發展具有(you)重要(yao)意(yi)義。（通訊(xun)員(yuan) 馮文娟）