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南京農業(yè)大學等單位合作繪制了所有五個異源四倍體棉花種的高精度參考基因組圖譜，為探究多倍體植物基因組演化規(guī)律提供了重要參考依據(jù)。相關成果近日在線發(fā)表于《自然—遺傳學》。
大約150萬年前，起源于非洲的二倍體棉和美洲的二倍體棉雜交、基因組加倍形成五個異源四倍體種，分別是陸地棉、海島棉、毛棉、黃褐棉和達爾文氏棉。其中，陸地棉和海島棉被馴化成為栽培種，毛棉、黃褐棉和達爾文氏棉是野生種。
為深入解析棉花的進化規(guī)律并發(fā)掘野生棉種的優(yōu)異基因，該研究綜合利用二代和三代測序、染色質高級結構捕獲技術，構建了所有五種異源四倍體棉花的高精度參考基因組。
研究發(fā)現(xiàn)，不同棉種在150萬年的雜交、多倍化和進化過程中，基因數(shù)量和排列結構并沒有顯著變化。而在8000年左右的人工馴化過程中，陸地棉和海島棉的纖維長度和品質等發(fā)生了顯著改變。雖然陸地棉和海島棉是獨立馴化，但馴化促使兩種栽培棉花的纖維發(fā)育基因共表達網(wǎng)絡趨向一致。這表明，即便身處兩地，人類祖先卻巧合地優(yōu)化出了相似的基因表達模式，從而使得這兩種栽培棉的纖維長度增加，顏色也發(fā)生了改變。
研究還發(fā)現(xiàn)，多倍體化通過改變表觀遺傳修飾水平抑制遺傳重組率，而這種重組抑制可以通過種間雜交克服。也就是說，種間雜交可以重新激活基因重組率，進而提高棉花育種的效率。
中國科學報
