2025年3月17日，中國農業科學院棉花研究所馬雄風研究員團隊成功構建了陸地棉主栽品種“中棉113”的端粒到端粒基因組圖譜，并利用該基因組揭示了陸地棉的基因相關演化和短季適應性遺傳基礎，相關研究成果在線發表在國際期刊《自然·遺傳學》上。
棉花是重要的經濟作物和紡織工業原料。以新疆為主的西北內陸棉區是我國最大的產棉區，對保障我國原棉供給和棉花產業高質量發展至關重要。但該區部分棉區熱量條件差、無霜期短，生產上迫切需要既高產、優質又早熟的棉花品種，而早熟性、品質、產量等性狀通常相互拮抗，協同提升難度很大，是制約新疆棉花生產的瓶頸。
為此，研究團隊創新棉花早熟育種策略，通過分子聚合育種技術，育成早熟、優質、高衣分、高產陸地棉新品種“中棉113”，實現了多個性狀的協同改良。該品種連續3年成為農業農村部主推品種，自從2022年起推廣面積持續居全國常規棉主要品種第三位，在推動新疆棉業的發展中發揮了積極作用。
然而，盡管陸地棉參考基因組已被多次組裝，但生產品種的基因組組裝中仍存在大量缺口，尤其是在著絲粒、端粒和核仁組織區等復雜重復區域的解析仍不足，制約了對目標農業性狀的精準遺傳解析。
因此，本研究運用多種先進技術，成功組裝了首個陸地棉生產品種“中棉113”的端粒到端粒基因組圖譜，連續性和完整性得到顯著提升，為陸地棉基因組研究提供了更為精確的參考。對全部26條染色體著絲粒區域的準確定位和序列分析發現，區別于其他典型陸地棉，D08染色體著絲粒（D08CEN）呈現出獨特特征，相對于其他異源四倍體棉種以及二倍體祖先種中仍保留的富集轉座子類型的祖先態D08著絲粒，陸地棉中發生了特異性的著絲粒位移和構成序列替換，這一發現為棉花著絲粒的功能及其演化機制研究提供了獨特視角。該研究的另一個創新發現是鑒定出D03染色體上的一個與開花時間相關的特定單倍型，證實其是在早期馴化過程中通過跨著絲粒的倒位變異固定下來，并與陸地棉早熟性密切相關。研究結果為陸地棉短季適應機制提供了新的見解。
該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金與新疆維吾爾自治區天山創新團隊等項目的資助。中國農業科學院棉花研究所為第一單位和通訊單位；共同參加單位包括中國農業科學院農業基因組研究所、鄭州大學、中國農業科學院西部農業研究中心、南通大學、甘肅農業大學和美國愛荷華州立大學。（光明日報全媒體記者楊舒）
