CGM第503期：泛基因组揭示海岛棉纤维品质和产量相关变异及种间基因流
华中农业大学植物科学技术学院 · 博士研究生
华中农业大学植物科学技术学院博士生，师从金双侠教授和袁道军副教授。主要从事棉花基因组和群体遗传学研究，以第一作者在Nature Communications和Industrial Crops and Products杂志上发表文章2篇。
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在 Bilibili 打开完整回放 ↗海岛棉（Gossypium barbadense L.）拥有世界顶级的纤维品质，其纤维以长度长、韧性强、光泽度高、垂感好等特点著称，是纺制精、细、薄高端棉纺织品的必备原料。鉴定并解析海岛棉纤维品质优异的遗传位点对于改良棉花纤维具有重要指导意义。
研究团队长期从事于海岛棉基因组和群体遗传学相关研究，前期已构建了海岛棉基因组草图（Yuan et al., 2015）和参考基因组（Wang et al., 2019），并解析了其变异图谱（Yuan et al., 2021）。
为进一步探究海岛棉的遗传多样性并鉴定其优异纤维品质的遗传位点，本研究在前期构建的四倍体棉花系统发生树（Yuan et al., 2021）基础上，筛选出12份涵盖野生-驯化连续体的海岛棉种质资源进行HiFi测序，从头组装了12个海岛棉的高质量基因组。整合自己新组装和5个已发表的海岛棉基因组，构建出首个完整的海岛棉泛基因组。通过比较棉花基因组，鉴定出海岛棉和其他棉种的结构变异，并揭示了海岛棉的种间渐渗事件。基于棉花的图泛基因组，对拥有丰富表型数据的336份海岛棉开展全基因组关联分析，鉴定到4个纤维长度，3个纤维强度和7个衣分的海岛棉遗传位点，并揭示出三个纤维品质的有利等位变异组合(FL2/FS1+FL4/FS2+FS3)通过选择和种间渐渗结合在新疆新海棉，改良了新海棉的纤维品质；三个衣分的有利等位变异组合(LP1+LP2+LP3)通过种间杂交聚合在Pima S1，并遗传给美国皮马棉，这是皮马棉产量高的原因之一。
本研究鉴定出棉花纤维产量与品质遗传改良的关键位点，为棉花功能基因组研究提供了丰富的遗传资源，为海岛棉同步提升产量与纤维品质提供了新思路。
参考文献
- Qingying Meng, Peihao Xie, Zhongping Xu, Jiwei Tang, Liuyang Hui, Jiaqi Gu, Xinxin Gu, Shihe Jiang, Yuxuan Rong, Jie Zhang, Joshua A. Udall, Corrinne E. Grover, Kai Zheng, Quanjia Chen, Jie Kong, Maojun Wang, Xinhui Nie, Zhongxu Lin, Shuangxia Jin, Jonathan F. Wendel, Xianlong Zhang, Daojun Yuan. Pangenome analysis reveals yield- and fiber-related diversity and interspecific gene flow in Gossypium barbadense L. Nature Communications. 2025;16(1):4995. DOI: 10.1038/s41467-025-60254-x
- Daojun Yuan, Corrinne E. Grover, Guanjing Hu, Mengqiao Pan, Emma R. Miller, Justin L. Conover, Spencer P. Hunt, Joshua A. Udall, Jonathan F. Wendel. Parallel and Intertwining Threads of Domestication in Allopolyploid Cotton. Advanced Science. 2021;8(10):2003634. DOI: 10.1002/advs.202003634
- Maojun Wang, Lili Tu, Daojun Yuan, De Zhu, Chao Shen, Jianying Li, Fuyan Liu, Liuling Pei, Pengcheng Wang, Guannan Zhao, Zhengxiu Ye, Hui Huang, Feilin Yan, Yizan Ma, Lin Zhang, Min Liu, Jiaqi You, Yicheng Yang, Zhenping Liu, Fan Huang, Baoqi Li, Ping Qiu, Qinghua Zhang, Longfu Zhu, Shuangxia Jin, Xiyan Yang, Ling Min, Guoliang Li, Ling-Ling Chen, Hongkun Zheng, Keith Lindsey, Zhongxu Lin, Joshua A. Udall, Xianlong Zhang. Reference genome sequences of two cultivated allotetraploid cottons, Gossypium hirsutum and Gossypium barbadense. Nature Genetics. 2019;51(2):224-229. DOI: 10.1038/s41588-018-0282-x
- Daojun Yuan, Zhonghui Tang, Maojun Wang, Wenhui Gao, Lili Tu, Xin Jin, Lingling Chen, Yonghui He, Lin Zhang, Longfu Zhu, Yang Li, Qiqi Liang, Zhongxu Lin, Xiyan Yang, Nian Liu, Shuangxia Jin, Yang Lei, Yuanhao Ding, Guoliang Li, Xiaoan Ruan, Yijun Ruan, Xianlong Zhang. The genome sequence of Sea-Island cotton (Gossypium barbadense) provides insights into the allopolyploidization and development of superior spinnable fibres. Scientific Reports. 2015;5(1):17662. DOI: 10.1038/srep17662
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