中棉所揭示染色体倒位在陆地棉群体分化中的作用机制

中国农业科学院棉花研究所李付广研究员团队联合华大基因对陆地棉种内存在的遗传变异进行了系统的研究，发现染色体倒位能够抑制减数分裂重组，降低群体的单体型密度，最终导致陆地棉群体内部产生分化。该研究为解析陆地棉的群体分化提供了新的思路和见解。相关研究结果于2019年7月5日在线发表于《自然通讯（Nature Communications） 》。

棉花是重要的工业原材料和天然纤维材料，但相比于其他作物，其遗传多样性低，使得育种改良有较大的挑战性。通过鉴定基因组特征来提高棉花种质的分辨率，对棉花的遗传改良具有重要意义。目前虽已发布多个棉花基因组（包含二倍体和四倍体），但全球广泛种植的棉花品种——异源四倍体陆地棉种间的基因组变异仍然未知。

研究人员利用Hi-C和PacBio测序平台，成功组装了遗传研究标准种TM-1和生物技术品种ZM24的基因组，以这两个基因组为参考，对其祖先种亚洲棉A2和雷蒙德氏棉D5进行了比较分析。研究人员在 ZM24和TM-1的A08染色体上鉴定出了大的倒位变异，这些变异能够将已发表的陆地棉核心种质资源分为两类，该分类结果与通过SNP重构的进化树分类结果一致，表明陆地棉可能发生了种内分化。

此外，研究人员还利用人工构建的群体和陆地棉核心种质资源遗传数据进行分析，发现在携带倒位杂合子的棉花材料中减数分裂重组在倒位区间受到强烈的抑制作用，使得倒位区间内的遗传多样性降低，并最终导致群体分化。该项研究首次揭示了倒位调控陆地棉遗传多样性的机制，及倒位对陆地棉群体分化的影响，对于推动棉花基础生物学研究和遗传改良具有重要意义。

该论文第一作者为中棉所杨召恩助理研究员，葛晓阳副研究员、杨作仁副研究员、秦文强助理研究员和安阳工学院孙高飞教授为论文的共同第一作者，李付广研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金重大项目、自然科学基金创新研究群体项目、国家自然科学基金青年科学基金和中国农业科学院科技创新工程的支持。