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两大栽培棉如何渗透驯化?华中农大团队在棉花遗传改良研究中获新突破

Evelyn Zhang

棉花(Gossypium spp.)是世界上最重要的经济作物之一,提供最大的天然和可再生纤维,以及食用油和蛋白质的来源。目前四种棉花是由四个地理上不同的文明独立驯化的,每一种都可以追溯到几千年前。

而两种栽培的异源多倍体棉花——陆地棉(Gossypium hirsutum)和巴巴多斯棉(Gossypium barbadense)代表了平行独立驯化的显著例子,它们都涉及到从野生多年生植物到一年生行栽作物的巨大形态转变。

来自华中农大棉花团队袁道军副教授与爱荷华州立大学、美国农业部合作,通过对这两个物种及其异源多倍体亲缘关系的643份新样本进行深度测序,并结合已发表的1000余份棉花重测序资源,解决了物种关系,阐明了平行驯化的多个方面。

华中农大团队在棉花遗传改良研究中获新突破

据证实,野生陆地棉和巴巴多斯棉最初分别在尤卡坦半岛和南美洲西北部被驯化,随后经过4000-8000年的驯化传播,覆盖了大部分的美洲热带地区。

研究人员对每个物种的次种关系进行了稳健的系统基因组分析,量化了两者的遗传多样性,并描述了与驯化和随后的扩散相关的遗传瓶颈。

在过去的几千年里,当这些物种变得同域化时,普遍的全基因组双向渐渗发生了,这些异源多倍体的两个共同居住的基因组往往具有惊人的不对称性。

多样性扫描显示,驯化过程中,基因组区域和基因被不知不觉地锁定,以及额外的亚基因组不对称。这些分析为棉花的起源、分化和适应性提供了全面的描述,为棉花改良提供了丰富的资源。

如今,全世界每年超过97%的纤维生产来自于异源四倍体棉花(陆地棉和巴巴多斯棉),而对这两种棉花的遗传改良进行深入研究探讨,显然是很有参考意义的。

上述研究题为“Parallel and intertwining threads of domestication in allopolyloid cotton”,发表在《Advanced Science》上。

译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202003634

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