河北农业大学在棉花现代品种基因组及结构变异方面取得重要进展

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协同提高陆地棉品种的产量，品质和多逆境抗性是生物技术育种的重大目标可是，棉花现代育成品种基因组信息缺乏，育种过程中基因组结构变异规律和遗传效应仍鲜为人知日前，河北农业大学马峙英团队在《自然·遗传学》在线发表High—quality genome assembly and resequencing of modern cotton cultivars provide resources for crop improvement研究论文该研究破译了棉花染色体结构变异遗传‘密码’，为作物重要性状改良提供了新的理论依据和资源马峙英说

首次组装了两个陆，海新品种基因组

该研究率先组装了我国自育陆地棉现代品种农大棉8号和海岛棉Pima90的基因组，基因组大小分别为2.29Gb和2.21Gb，Contig N50为13.15Mb和9.24Mb，染色体挂载率为99.57%和99.75%，蛋白编码基因80124个和79613个，其中1499个和1267个为预测的新基因发现在棉种进化中，Copia和Gypsy转座子对农艺性状的分化起着重要作用

破译了海岛棉，陆地棉结构变异图谱

将海岛棉Pima90基因组与陆地棉NDM8基因组比对分析，发现Pima90存在高度的基因组多样性，共检测到31296个变异—基因对在海岛棉组织中显著特异表达，5815个插入缺失位于5256个基因的外显子区发现Pima90中编码蔗糖合酶的基因GbM_D13G2394存在2bp的缺失，在海岛棉品种Hai7124和3—79以及渐渗系NDM373—9和鲁原343中进一步得以验证该基因在海岛棉纤维伸长期和次生壁加厚期高表达，对海岛棉纤维长度和强度有重要作用发现NDM373—9获得了来自海岛棉的171个外显子区结构变异，其中有34个和12个基因分别与已报道的抗病性和纤维发育有关，证明了海岛棉对改良陆地棉的育种价值

将NDM8基因组和TM—1进行比较，发现NDM8存在876568个结构变异，其中28626个变异能够在10~1081个重测序种质材料中检测到发现插入和缺失在D亚组上的密度明显高于A亚组，而且在端粒附近具有偏好性，603个插入缺失位于526个基因的外显子区研究还发现，现代品种较早期品种获得了1128个NDM8型结构变异，表明现代育种改良发挥了重要作用

揭示了棉花重要性状结构变异和基因

该研究完成1081份来自于世界各地的陆地棉种质资源深度重测序，获得的304，630个结构变异，结合大规模环境评价获得的纤维长度，比强度，马克隆值，铃重，衣分，子指等表型数据和401份资源的黄萎病抗性数据进行全基因组关联分析，发现346个与品质，97个与产量，3个与黄萎病抗性显著关联的重要结构变异在Dt11染色体的1个370kb区域内有69个和56个NDM8型结构变异能够使纤维长度分别从27mm或者28mm级增至29mm级，在Dt03的2个变异能够分别使衣分从37.49%增至39.69%，37.47%增至40.00%，在Dt11的3个变异可使棉花抗性反应型从感病变为耐病在黄萎病抗性相关基因中，GhNCS编码S—去甲乌药碱合成酶，在耐病品种NDM8和感病品种CCRI8中沉默该基因都导致抗病性显著增强，使NDM8由耐病变为抗病，CCRI8从感病变为耐病，可是拟南芥中过量表达该基因表现为更感病，表明GhNCS是控制黄萎病抗性的一个重要新基因

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