深圳子科生物報(bào)道：來自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花遺傳改良團(tuán)隊(duì)的研究人員發(fā)表了題為“Referencegenome sequences of two cultivated allotetraploid cottons, Gossypiumhirsutum and Gossypium barbadense”的文章，介紹了整合多種方法組裝得到的異源四倍體栽培種陸地棉和海島棉的參考基因組序列，為棉花基因組進(jìn)化和功能基因研究提供了重要參考，對(duì)基于基因組的棉花遺傳改良具有重要指導(dǎo)作用。

這一研究成果公布在12月3日的Nature Genetics雜志上，文章通訊作者為張獻(xiàn)龍教授、林忠旭教授，美國愛荷華州立大學(xué)的JoshuaA. Udall教授和英國杜倫大學(xué)的Keith Lindsey教授。第一作者為王茂軍博士、涂禮莉教授和袁道軍副教授。

棉花共有四個(gè)栽培種，兩個(gè)二倍體栽培種生產(chǎn)上已不再使用，生產(chǎn)上主要使用的是兩個(gè)四倍體栽培種，陸地棉和海島棉。陸地棉是棉花的主要栽培種，其產(chǎn)量高，適應(yīng)性強(qiáng)。海島棉的產(chǎn)量低，栽培區(qū)域性強(qiáng)，但是其纖維品質(zhì)比陸地棉優(yōu)。

將海島棉中控制優(yōu)異纖維品質(zhì)的遺傳片段導(dǎo)入到陸地棉，改良陸地棉的纖維品質(zhì)，是華中農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花遺傳改良團(tuán)隊(duì)長期堅(jiān)持的目標(biāo)。盡管已從海島棉中克隆了一系列功能基因，但這兩個(gè)棉花基因組存在什么樣的差異，究竟哪些基因組片段控制海島棉優(yōu)異纖維品質(zhì)的形成等仍不清楚。雖然兩個(gè)棉花的基因組草圖已經(jīng)發(fā)表，但是由于組裝質(zhì)量和完整性不高，很難直接從全基因組水平進(jìn)行比較。

為了得到精細(xì)的基因組序列，該研究利用第三代測(cè)序技術(shù)（PacBioRS II），BioNano光學(xué)圖譜技術(shù)和染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)捕獲技術(shù)（Hi-C）進(jìn)行聯(lián)合組裝。與以前發(fā)表的基因組草圖相比，該項(xiàng)研究組裝的基因組序列在連續(xù)性和完整性上有極大提高（陸地棉基因組的連續(xù)性提高了55倍，海島棉基因組提高了90倍）。該研究成功組裝了高度重復(fù)的基因組區(qū)域，例如著絲粒。

研究人員通過比較兩個(gè)棉花四倍體種的基因組，發(fā)現(xiàn)二者存在大量的結(jié)構(gòu)變異。通過與二倍體棉花進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)很多結(jié)構(gòu)變異來自于棉花基因組的異源多倍化事件之后。

值得注意的是，該研究發(fā)現(xiàn)兩個(gè)棉花種的14對(duì)染色體之間存在染色體臂內(nèi)和臂間的大片段倒位現(xiàn)象。

為了將這些基因組變異應(yīng)用到棉花纖維的遺傳改良中，研究人員對(duì)陸地棉和海島棉之間的遺傳導(dǎo)入系材料進(jìn)行基因組分析，鑒定了13個(gè)控制纖維品質(zhì)的遺傳位點(diǎn)。同時(shí)，結(jié)合纖維發(fā)育的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，探究了這些遺傳位點(diǎn)的表達(dá)調(diào)控機(jī)制。該研究對(duì)導(dǎo)入系材料的分析為今后通過海島棉改良陸地棉的種間漸滲育種提供了參考。

原文標(biāo)題：

Referencegenome sequences of two cultivated allotetraploid cottons, Gossypiumhirsutum and Gossypium barbadense

https://www.nature.com/articles/s41588-018-0282-x