異源四倍體物種陸地棉（G. hirsutum L.）是世界上最重要的纖維作物和模式多倍體作物。棉屬包括46個二倍體和5個四倍體棉種，所有的二倍體棉種均來自同一祖先，經演化形成了A、B、C、D、E、F、G和K基因組，四倍體棉種的基因組類型為AD。目前認為AD基因組是由A基因組祖先與D基因組祖先雜交后染色體加倍而形成的，其中就包括陸地棉。高質量組裝異源多倍體植物基因組是一個艱難的任務，因為這種基因組比較大，包含大量的重復序列和高度同源的亞基因組。
在該研究中，科研人員整合了全基因組散彈槍法、BAC-to-BAC、高密度遺傳圖譜構建等策略，對陸地棉遺傳標準系—TM-1進行了全基因組測序和組裝，最終獲得了26條染色體。通過基因組注釋，得到了76943個蛋白編碼基因。利用比較基因組學方法，首次從全基因組水平揭示了四倍體棉花是由A基因組的祖先和D基因組的祖先通過染色體融合而形成，并初步揭示了四倍體棉花基因組的進化規律。同時，通過兩個二倍棉花和四倍體棉花不同纖維發育時期乙烯代謝通路的基因組比較和相關的實驗證據，證實了乙烯調控纖維伸長的雙向調節假說—纖維伸長發育過程中，乙烯過多和不足都會抑制棉纖維的伸長，這是不同棉種間纖維長度存在差異重要原因之一。
據該項目的主要負責人李付廣研究員介紹，我國是世界上最大的紡織品生產國和消費國，在國民經濟中具有十分重要的地位。四倍體棉花-陸地棉（AD組）基因組圖譜繪制完成，將對棉花重要農藝性狀分子機制的解析、基因資源挖掘與利用、異源多倍體形成及演化等多個研究領域提供支持，加快棉花新品種的選育，對我國棉花產業的可持續發展具有重要意義。（通訊員 馮文娟）
