CGM第580期：棉花基因组变异图谱与育种选择微进化
河北农业大学 · 教授、博士生导师
河北农业大学教授（二级岗位），博士生导师，太行学者，高峰人才。河北省作物种质资源重点实验室主任，国家万人计划青年拔尖人才、神农青年英才，河北省拔尖人才、燕赵青年科学家，河北省杰青获得者。兼任中国生物工程学会农业生物分会和中国农学会棉花分会常务理事、河北省棉花学会副理事长、Journal of Cotton Research编委等。从事棉花基因组学与重要性状遗传调控与分子改良研究，主持国家重点研发计划、国家自然科学基金、农业生物育种重大专项等国家级课题7项，中组部人才计划、农业农村部人才计划、河北省燕赵青年科学家项目、河北省杰青等省部级以上项目10项。作为主研人获国家科技进步二等奖、中华农业科技奖优秀创新团队奖、河北省自然科学一等奖、河北省科技进步一等奖，育成棉花新品种13个，获国家发明专利18件；第一/通讯作者在Nature Genetics、Advanced Science、Plant Biotechnology Journal等发表论文30余篇，“解码陆地棉纤维品质和产量的遗传秘密”入选2019中国农业科学十大进展成果。
活动回放
在 Bilibili 打开完整回放 ↗棉花是重要的油纤饲兼用型作物，也是全球重要的战略物资。然而，棉花基因组庞大而复杂、且为异源多倍体，基因组变异对农艺性状的遗传调控亟需全面揭示。本团队率先构建了现代陆地棉（Gossypium hirsutum）品种NDM8和海岛棉（Gossypium barbadense）品系Pima90的高质量基因组，并结合1,081份陆地棉材料，鉴定出大规模结构变异。研究揭示了棉花D亚基因组的结构变异密度高于A亚基因组，提示在物种形成和品种改良过程中D亚基因组经历了更强的选择。进一步在基因及调控区发现了大量可能影响农艺性状的结构变异。在446个显著关联的结构变异中，与纤维品质和黄萎病抗性相关的变异主要位于D亚基因组，而与产量相关的变异则主要位于A亚基因组。为突破有限泛基因组和模糊基因组结构对遗传变异挖掘及棉花改良的制约，本研究再此基础上组装了优良品种NDM13的端粒到端粒（T2T）参考基因组，以及近百年27份陆地棉代表性材料的近T2T基因组。鉴定了所有基因组间51,551个一对一保守直系同源基因，绘制了端粒、着丝粒、45S rDNA、片段重复和拷贝数变异的景观图谱，揭示了结构变异热点及其对基因表达、基因含量变化及逆境抗性的影响。同时，数千个与育种进化相关的分化结构变异及候选基因得以鉴定。结合基于T2T参考基因组的泛基因组构建，以及在1,671份全球材料中鉴定的761,536个结构变异与22个环境下的表型数据，我们捕获了大量可能影响关键育种性状的隐藏结构变异。上述发现为解析棉花结构变异与表型的关系、推动作物遗传改良提供了重要见解和资源。
参考文献
- Yan Zhang, Zhengwen Sun, Shilin Tian, Liqiang Wu, Qishen Gu, Huifeng Ke, Guiyin Zhang, Bin Chen, Zhicheng Wang, Jin Zhang, Xinyu Zhang, Ziming Li, Jun Yang, Xiangkong Li, Yafei Jiang, Kaijian Zhang, Jinhua Wu, Guoning Wang, Dongmei Zhang, Xingyi Wang, Chengsheng Meng, Yanbin Li, Zixu Zhang, Weiyi Chen, Mengjia Jiao, Hao Jia, Jing Li, Haonan Zuo, Yan Wang, Man Gu, Meixia Xie, Lizhu Wu, Zhikun Li, Yuanyuan Yan, Yanru Cui, Jie Liu, Xingfen Wang, Zhiying Ma. A pangenome reference and population studies link structural variants with breeding traits in Gossypium hirsutum. Nature Genetics. 2026;58(4):928-939. DOI: 10.1038/s41588-026-02523-z
- Zhiying Ma, Yan Zhang, Liqiang Wu, Guiyin Zhang, Zhengwen Sun, Zhikun Li, Yafei Jiang, Huifeng Ke, Bin Chen, Zhengwen Liu, Qishen Gu, Zhicheng Wang, Guoning Wang, Jun Yang, Jinhua Wu, Yuanyuan Yan, Chengsheng Meng, Lihua Li, Xiuxin Li, Shaojing Mo, Nan Wu, Limei Ma, Liting Chen, Man Zhang, Aijun Si, Zhanwu Yang, Nan Wang, Lizhu Wu, Dongmei Zhang, Yanru Cui, Jing Cui, Xing Lv, Yang Li, Rongkang Shi, Yihong Duan, Shilin Tian, Xingfen Wang. High-quality genome assembly and resequencing of modern cotton cultivars provide resources for crop improvement. Nature Genetics. 2021;53(9):1385-1391. DOI: 10.1038/s41588-021-00910-2
- Zhiying Ma, Shoupu He, Xingfen Wang, Junling Sun, Yan Zhang, Guiyin Zhang, Liqiang Wu, Zhikun Li, Zhihao Liu, Gaofei Sun, Yuanyuan Yan, Yinhua Jia, Jun Yang, Zhaoe Pan, Qishen Gu, Xueyuan Li, Zhengwen Sun, Panhong Dai, Zhengwen Liu, Wenfang Gong, Jinhua Wu, Mi Wang, Hengwei Liu, Keyun Feng, Huifeng Ke, Junduo Wang, Hongyu Lan, Guoning Wang, Jun Peng, Nan Wang, Liru Wang, Baoyin Pang, Zhen Peng, Ruiqiang Li, Shilin Tian, Xiongming Du. Resequencing a core collection of upland cotton identifies genomic variation and loci influencing fiber quality and yield. Nature Genetics. 2018;50(6):803-813. DOI: 10.1038/s41588-018-0119-7
评论（0）
登录后即可发表评论。
登录暂无评论，来发表第一条评论吧！