近日，中国农业科学院棉花研究所野生棉课题组系统解析了陆地棉种群分化及驯化的遗传特征和适应性规律，明确了陆地棉分阶段演化的分子机制并挖掘到调控开花期等性状的关键基因，为棉花分子设计育种提供了重要理论支撑和基因资源。相关研究成果以“Genomic reconstruction of upland cotton domestication uncovers staged selection, gene flow, and flowering-time adaptation”为题发表在国际权威期刊《美国科学院院刊（PNAS）》上。

陆地棉是全球纺织工业的重要原料，但陆地棉的起源演化、驯化路径及关键驯化性状的遗传基础仍未完全明确。

该研究利用2910份涵盖野生种和栽培种的棉花种质资源，构建了目前全球密度最高的泛基因组变异图谱，破解了陆地棉从野生祖先到现代栽培品种的遗传密码。研究发现，陆地棉驯化经历了三个主要阶段，即D1阶段：野生祖先种尤卡坦棉驯化为早期半野生种系尖斑棉，完成从野生到栽培的关键跨越；D2阶段：阔叶棉种群形成，纤维品质、籽粒性状开始定向优化，光周期敏感性逐步降低；D3阶段：现代栽培种形成，开花期持续缩短、纤维品质与产量大幅提升，实现从低纬度向高纬度地区的全球种植。研究还发现，半野生种系玛利加朗特棉基因组中，约18.16%片段来自海岛棉，表明陆地棉祖先与海岛棉祖先存在基因交流，显著丰富了陆地棉遗传多样性，据此研究提出了远缘种质基因渗入的育种新路径。

陆地棉种群演化图

该研究还探讨了陆地棉关键农艺性状的演化历史，并通过全基因组关联分析和功能验证，定位到3个与重要驯化性状相关的优异基因：调控光周期敏感性的基因GhTOFD06，其优异等位变异可使陆地棉开花时间显著提前；调控纤维品质的基因GhFLD11，其优异单倍型可使纤维长度增加；调控籽棉产量的基因GhSID05，其驯化驱动的单倍型分化促进了栽培棉花种子性状的改良。研究结果为陆地棉的基因组进化提供了全面的理论解析，并为棉花品质和产量育种改良提供了宝贵的遗传资源。

棉花纤维品质与产量基因源的挖掘

针对这一研究结果，美国科学院院士Luis Herrera-Estrella发表重要点评，高度评价了本研究在棉花群体驯化中的重大突破。

该研究得到国家重点研发、国家自然科学基金、中国农科院青年创新专项等项目资助。中棉所许艳超助理研究员为论文第一作者，刘方研究员等为共同通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2601246123