棉花是世界上最重要的天然纤维作物，其遗传进化规律一直是国际学术界的研究热点。中国农业科学院棉花研究所近日取得重大突破，成功绘制了陆地棉进化路线图，涉及的成果已发表在国际权威期刊《自然·遗传学》上，为解答棉花进化之谜和纤维品质差异提供了科学依据。 研究团队采用国际先进的泛基因组学方法，选取107份代表性陆地棉种质资源，构建了陆地棉图形泛基因组图谱。这个方法突破了传统单一参考基因组的局限，能够更全面地反映陆地棉种内的遗传多样性。通过深入分析这些种质资源，科研人员首次系统揭示了陆地棉的进化历程和遗传结构特征。 研究发现，陆地棉A03至A09号染色体之间的易位事件对其进化产生了深远影响。这些染色体结构变异不仅影响了陆地棉的种群分化，还决定了不同地理种群的区域适应性差异。继续分析表明——现代栽培陆地棉形成前——野生和半野生陆地棉经历了三个阶段的结构变异演化。以这些结构变异为遗传标记，研究人员将陆地棉细分为32种单倍型。需要指出，当今全球广泛种植的现代栽培陆地棉仅源于其中一个单倍型，说明现代栽培棉的遗传基础相对狭窄，存在进一步拓宽遗传多样性的空间。 在基因组图谱的指导下，科研团队还破解了决定棉花重要农艺性状的关键基因，包括控制抗虫性的基因和影响纤维色泽的基因等。这些发现为精准改良棉花品种提供了明确的分子靶点。相比传统育种需要多代选择和大量田间试验，基于关键基因的分子设计育种可以大幅缩短育种周期，提高育种效率。 该研究为高效分子设计育种提供了理论基础、靶点信息和设计工具。育种工作者可以根据市场需求和生态条件，有针对性地选择和组合优异基因，创制具有特定性状的新品种。同时，通过挖掘32种单倍型中的优异遗传变异，有望为棉花优异种质创制开辟新路径，为产业可持续发展注入新动力。
这项研究填补了棉花进化生物学领域的空白，展现了基因组学驱动农业变革的潜力。在耕地资源趋紧、气候变化加剧的背景下，解码作物遗传密码已成为保障粮食安全的必要途径。中国科学家在棉花领域的突破，为全球农业可持续发展提供了新的解决方案，也为其他作物的精准育种树立了技术范例。