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海島棉是什么材質(zhì)什么是海島棉

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Pima90花朵（上）和農(nóng)大棉8號花朵（下） 。王省芬供圖采訪人員李晨棉花共有4個栽培種，其中經(jīng)濟價值較高的是2個四倍體栽培種——陸地棉和海島棉 。讓陸地棉和海島棉“聯(lián)手”，將海島棉的優(yōu)質(zhì)、抗性基因“引入”

海島棉是什么材質(zhì)什么是海島棉


海島棉是什么材質(zhì)什么是海島棉


Pima90花朵（上）和農(nóng)大棉8號花朵（下） 。王省芬供圖
采訪人員 李晨
【海島棉是什么材質(zhì)什么是海島棉】棉花共有4個栽培種，其中經(jīng)濟價值較高的是2個四倍體栽培種——陸地棉和海島棉 。讓陸地棉和海島棉“聯(lián)手”，將海島棉的優(yōu)質(zhì)、抗性基因“引入”到高產(chǎn)陸地棉中，從而培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多抗的棉花新品種，一直是育種家孜孜以求的目標(biāo) 。
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)華北作物改良與調(diào)控國家重點實驗室教授馬峙英團隊率先組裝了陸地棉和海島棉現(xiàn)代品種基因組，破譯了海陸種間、陸陸種內(nèi)基因組結(jié)構(gòu)變異及其規(guī)律，揭示了陸地棉大規(guī)模種質(zhì)材料結(jié)構(gòu)變異的遺傳效應(yīng)，為作物重要性狀改良提供了新的理論依據(jù)和資源 。8月9日，相關(guān)論文在線發(fā)表于《自然—遺傳學(xué)》 。
首次組裝陸?，F(xiàn)代品種高質(zhì)量基因組
陸地棉產(chǎn)量高、適應(yīng)性強，占全球棉花總產(chǎn)量90%以上；海島棉產(chǎn)量低、纖維品質(zhì)優(yōu)良、抗病性好，約占全球棉花產(chǎn)量10% 。長期以來，育種家在獲得多逆境抗性的同時，一直努力通過協(xié)同提高產(chǎn)量和品質(zhì)來培育陸地棉新品種，將海島棉的優(yōu)異性狀轉(zhuǎn)育到陸地棉中，以進一步改良品質(zhì)和抗性 。
然而，論文第一作者、共同通訊作者馬峙英告訴《中國科學(xué)報》，人們對棉花現(xiàn)代育成品種的基因組信息、現(xiàn)代育種過程中基因組的結(jié)構(gòu)變異仍缺乏深入了解，有關(guān)棉花結(jié)構(gòu)變異的遺傳效應(yīng)鮮為人知 。
陸地棉和海島棉都是由二倍體A基因組和D基因組共同組成的異源四倍體AADD基因組，是由A基因組和D基因組通過自然雜交和染色體加倍而形成 。
馬峙英介紹，他們率先組裝了陸、?，F(xiàn)代品種高質(zhì)量基因組，并發(fā)現(xiàn)上千個棉屬新基因 。農(nóng)大棉8號（NDM8）是我國自育陸地棉現(xiàn)代品種，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)多抗；Pima90是我國從Pima棉中系選獲得的海島棉新品系，抗病優(yōu)質(zhì)，長期用于棉花抗病遺傳、QTL定位和基因克隆及分子育種 。
該團隊組裝的農(nóng)大棉8號和Pima90兩個品種的基因組大小分別為2.29Gb和2.21Gb，基因組錨定率分別為99.57%和99.75% 。他們在農(nóng)大棉8號中鑒定出80124個基因，其中1499個為預(yù)測的新基因；在Pima90中鑒定到79613個基因，其中1267個為預(yù)測的新基因 。
破譯海陸棉基因組結(jié)構(gòu)變異圖譜
此前，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多基因組中的單核苷酸多態(tài)性對棉花性狀產(chǎn)生的影響 。馬峙英告訴《中國科學(xué)報》，單核苷酸多態(tài)性是一個堿基發(fā)生變化，實際上，影響基因表達和功能的還有染色體結(jié)構(gòu)變異，后者的影響更大 。
染色體結(jié)構(gòu)變異的類型有堿基的缺失、重復(fù)、倒位、易位等，往往是多個堿基同時發(fā)生變異 ?！斑@些變異對基因的轉(zhuǎn)錄翻譯產(chǎn)生了很大影響，對育種家關(guān)心的經(jīng)濟性狀變化影響比較大 。”馬峙英說，他們發(fā)現(xiàn)了一批影響基因表達的新變異 。
論文共同通訊作者、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)教授王省芬告訴《中國科學(xué)報》，為了在陸地棉現(xiàn)代育種中潛在有效地利用海島棉基因組變異，該團隊比對分析了Pima90與農(nóng)大棉8號基因組 。
他們發(fā)現(xiàn)，海島棉存在高度的基因組多樣性：插入和缺失在D亞組上的密度明顯高于A亞組；31296個變異—基因?qū)υ诤u棉組織中顯著特異表達；5815個插入缺失位于5256個基因的外顯子區(qū)，其中3178個變異影響了基因轉(zhuǎn)錄 。

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