聚焦棉花基因组结构变异，张献龙院士团队取得重要成果

湖北日报讯（记者韩晓玲、通讯员蒋朝常）7月26日，湖北省科技大会在汉召开。华中农业大学张献龙院士团队完成的“棉花基因组结构变异及其对性状的遗传调控”项目，获得2023年度湖北省自然科学奖一等奖。

棉花是重要的经济作物，但棉花基因组属于复杂基因组，基因组大、二倍体与多倍体差异大、结构变异多样，给棉花生物学研究带来了挑战。

“棉花基因组结构变异及其对性状的遗传调控”项目主要完成人为张献龙、王茂军、林忠旭、涂礼莉、袁道军。研究团队组装了异源四倍体栽培棉花的高质量参考基因组和泛基因组，发现了棉花种质演化过程中的三维基因组结构重塑，鉴定了纤维品质等性状相关的遗传调控变异，发掘了棉花纤维品质、产量、种子大小等性状的基因并开发分子标记，为棉花分子设计育种打下了坚实基础。

该团队介绍，项目取得了一系列重要科学发现：在国际上首次利用三代测序技术组装发表陆地棉和海岛棉高质量参考基因组，为棉花基因组育种提供了“路标”；揭示了棉花多倍化过程中染色质高级结构的重塑特征，为基因转录调控解析提供了新视角；大尺度发掘了影响基因转录的遗传调控变异，解析了重要性状形成的遗传调控网络；多群体联合鉴定到重要农艺性状遗传位点，为棉花分子设计育种提供了靶点。

据悉，该项目利用比较基因组、群体基因组和三维基因组的方法，首次构建了包含基因组一维序列结构变异和基因组三维结构变化的变异组，发现基因组结构变化造成同源基因的表达调控分歧，造成不同种质纤维品质、产量等性状出现差异。项目研究成果为棉花重要性状的遗传调控解析提供了新途径，为棉花分子设计育种提供了理论基础，同时也为其他多倍体作物的种质演化和复杂性状的调控网络解析提供参考。