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南京農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位合作繪制了所有五個(gè)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(guān)成果近日在線發(fā)表于《自然—遺傳學(xué)》。
大約150萬(wàn)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(gè)異源四倍體種，分別是陸地棉、海島棉、毛棉、黃褐棉和達(dá)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(dá)爾文氏棉是野生種。
為深入解析棉花的進(jìn)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(cè)序、染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)捕獲技術(shù)，構(gòu)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(wàn)年的雜交、多倍化和進(jìn)化過(guò)程中，基因數(shù)量和排列結(jié)構(gòu)并沒(méi)有顯著變化。而在8000年左右的人工馴化過(guò)程中，陸地棉和海島棉的纖維長(zhǎng)度和品質(zhì)等發(fā)生了顯著改變。雖然陸地棉和海島棉是獨(dú)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(dá)網(wǎng)絡(luò)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(dá)模式，從而使得這兩種栽培棉的纖維長(zhǎng)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(guò)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(guò)種間雜交克服。也就是說(shuō)，種間雜交可以重新激活基因重組率，進(jìn)而提高棉花育種的效率。
中國(guó)科學(xué)報(bào)
