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Nature:异源四倍体的棉花测序为纤维生产提供新资源

南京农业大学、德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家们组成的一个国际研究小组,绘制出了一张最精确的美国棉花序列草图,并将很快构建出更为详细的、操控这一复杂棉花基因组的图谱。他们的研究发现有可能帮助培育出在质量上可媲美豪华埃及棉的廉价美国棉花,并帮助开发出一些减少杀虫剂使用以及节约水资源的作物。


研究小组测序的棉花物种是陆地棉(Gossypium hirsutum),其占所有种植棉花的95%。一张明确定义的陆地棉基因组图谱将使得研究人员和棉农们能够更好了解:决定这一物种能够生成更好的纤维和籽油的一些基因它们之间的相互影响。陈增建说:“棉花种子表面实际上只有20-30%的细胞生成了纤维,但没有人知道其原因。更多地了解这一序列图有可能使得每一粒种子或每一株植物生成更多更好的棉花。”


美国是棉花的主要出口国,德克萨斯州是美国最大的棉花种植州,生产了这一国家近30%的供应棉花。这一作物估计每年为德克萨斯州带来了约20亿美元的经济收益,但自2010年以来干旱和其他的气候相关改变让德克萨斯州的棉农们遭受了巨大的亏损,一些地区的产量下降高达50%。


在这种情况下,科学家们付出了多重努力来测序这一棉花基因组。对于陆地棉来说这一任务相当复杂,这种植物是在150万年前由两种祖先物种所形成,携带了推测亲本植物两倍的基因拷贝。测序亲本物种相对容易,但只能提供粗略近似美国棉花的序列图,这就像用来自18世纪的一张地图来为试图通过一个现代化城市的人提供不完整的信息一样。


德州农工大学David Stelly指出,这一棉花基因组序列草图将“改变游戏规则”,开启棉花研究、教育和育种的一个新时代。


尽管新研究已相当精确,陈增建和来自德州农工大学、克莱姆森大学、美国阿尔肯州立大学和HudsonAlpha生物技术研究所的研究人员,还打算构建出更高分辨率的或“金标准”的陆地棉基因组图谱。他们的新测序方法将能够阐明100多万年以来陆地棉中发生的改变,并有可能将这一技术应用于其他的重要作物。大多数的作物物种都是多倍体。小麦、燕麦、油菜、咖啡、香蕉、草莓、甘蔗和基本上我们用来吃的、喝的和住的所有作物都是多倍体。


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