首個棉花泛基因組圖譜助力分子育種

　　近日，華中農業大學棉花遺傳改良團隊發表了題為“Cotton pan-genome retrieves the lost sequences and genes during domestication and selection”的研究論文，公布了目前為止變異類型最豐富的棉花遺傳變異數據集。文章還從多尺度解析了棉花馴化和改良的基因組基礎，為棉花重要性狀形成的生物學研究提供了新的基因位點，從泛基因組學的角度為棉花重要性狀的精準改良提供了新的思路。

　　目前，棉花是世界上廣泛種植的重要經濟作物，是天然可紡織纖維的主要來源。培育纖維優質、高產、抗病蟲、耐高溫、理想株型的棉花一直是育種家追求的目標。近年來的棉花基因組學研究產生了大量的基因組數據，解析了人工馴化對棉花性狀改良的遺傳貢獻，鑒定了一批農藝性狀相關位點。

　　棉花遺傳改良團隊在前期的研究中組裝了陸地棉TM-1和海島棉3-79的高質量參考基因組（Nature Genetics， 2019），為大規模群體基因組變異分析和優異等位基因鑒定提供了良好的參考序列。然而，依賴于單一的參考基因組分析會遺漏掉很多遺傳變異，因此有必要從群體基因組（泛基因組）的角度全面剖析陸地棉和海島棉不同材料間的遺傳多樣性。

　　變異組為功能基因組研究提供數據資源

　　在研究中，棉花團隊對1913份棉花樣本構建了遺傳變異組（Variome），包含6300萬個單核苷酸多態性（SNP），490萬個小的插入/缺失變異（InDel），29萬個結構變異（SV）。從多個尺度全面地分析了棉花群體特征，剖析了馴化和改良中的基因組分歧，鑒定了162個與纖維品質、產量、開花期等16個性狀相關的QTL。

　　泛基因組圖譜剖析纖維馴化和改良的遺傳基礎

　　研究團隊基于參考基因組比對策略，構建了陸地棉的泛基因組（3388 Mb序列），包含63489（61.8%）個核心基因和39278（38.2%）個可變基因。同時，構建了海島棉的泛基因組（2575 Mb序列），包含68789（85.8%）個核心基因和11359（14.2%）個可變基因。野生種和栽培種群體中的基因頻率分析表明，在馴化和改良中共有6231個基因發生了選擇性的保留和丟失。

　　最后，研究人員利用泛基因組數據分析了多個與纖維品質等性狀相關基因在馴化和改良中的頻率變化。