摘要：棉花是重要的经济作物，其产量、品质和适应性对全球农业至关重要。作为异源多倍体作物，棉花的基因组非常复杂，包含多个亚基因组，这给基因组组装和解析带来了巨大的挑战。以往的棉花基因组组装存在着连续性和完整性不足的问题，很多基因组区域的序列信息缺失，这严重制约了对棉花
本文来源于“海洋与湿地”（OceanWetlands）：
文 | 王芊佳
棉花是重要的经济作物，其产量、品质和适应性对全球农业至关重要。作为异源多倍体作物，棉花的基因组非常复杂，包含多个亚基因组，这给基因组组装和解析带来了巨大的挑战。以往的棉花基因组组装存在着连续性和完整性不足的问题，很多基因组区域的序列信息缺失，这严重制约了对棉花基因组结构和功能的研究。“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，一项中国科研团队发表的最新研究，旨在通过解析棉花基因组，为棉花的基础研究和应用研究提供科学依据。
2025年3月17日，《自然遗传学》期刊刊登了一项研究成果，中国农业科学院棉花研究所国家棉花生物育种重点实验室马雄风领导的研究团队成功完成了棉花品种“中棉113”的端粒到端粒全基因组组装，极大提升了棉花基因组组装的精度。棉花作为全球重要的经济作物，其复杂的多倍体基因组结构一直以来都是研究的难点。此次研究团队创新性地融合了PacBio HiFi、牛津纳米孔超长读长测序以及Hi-C等先进技术，以前所未有的精度解析了棉花基因组，不仅完整地呈现了26个着丝粒区域和52个端粒区域，还精确定位了5S rDNA簇和核仁组织区，极大地提升了棉花基因组的完整性和连续性。
“中棉113”是一款特早熟、高衣分、优质高产的棉花品种，尤其在冷凉地区表现突出，适应性强。该品种由马雄风等科学家培育，纤维品质优良，产量表现卓越，已在新疆等地大面积推广。图源：中国农业科学院棉花研究所
这项研究的重大发现之一是，棉花D08号染色体上存在一个独特的着丝粒重定位事件，这一现象在陆地棉中特有，揭示了一个古老着丝粒的失活以及一个基于卫星重复序列的新着丝粒的形成，为探索着丝粒的演化机制提供了重要线索。此外，研究团队通过深入的基因组分析，系统评估了棉花关键农艺性状的有利等位基因聚合情况，并成功挖掘到一个与早熟性状紧密相关的单倍型。该单倍型源自一个11Mb的近着丝粒倒位，这一倒位事件发生在陆地棉驯化早期，研究人员推测，棉花短季适应的遗传基础可能源于原始驯化形态中该倒位的渗入，随后在现代育种过程中，这一单倍型经历了进一步的分化。
人类对棉花的利用历史悠久，在不同地区都有数千年前使用棉花的证据。一片棉花田。（图文无关）
端粒到端粒（Telomere-to-Telomere，通常缩写为T2T）基因组组装指的是对生物的完整染色体进行高精度测序和组装，确保基因组从一端的端粒到另一端的端粒无缺失、无间隙。这种组装克服了传统基因组测序中由于重复序列、复杂结构区域（如着丝粒和核仁组织区）导致的拼接难题，提供了前所未有的基因组完整性和准确性。T2T基因组对于研究基因功能、染色体结构演化、关键农艺性状的遗传基础，以及推动精准育种具有重要意义。
上面的这项研究，不仅在技术上实现了棉花基因组解析的重大突破，更在理论上揭示了棉花着丝粒演化和短季适应的遗传机制，为棉花育种提供了宝贵的遗传资源和理论指导，有望加速培育出高产、优质、早熟的棉花新品种，为全球棉花产业的可持续发展注入新的科技动力。
感兴趣的“海洋与湿地”（OceanWetlands）读者可以参看全文：
Hu, G., Wang, Z., Tian, Z. et al. A telomere-to-telomere genome assembly of cotton provides insights into centromere evolution and short-season adaptation. Nat Genet (2025). https://doi.org/10.1038/s41588-025-02130-4
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资讯源 | Nature Genetics (2025)
快讯 | 王昆山
编辑 | 绿茵
排版 | 绿叶
引
用
本
文
王昆山(编译).棉花基因组“天书”终揭秘！中国科学家完成棉花T2T基因组组装，揭示着丝粒演化与短季适应机制.海洋与湿地.2025-03-17
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OceanWetlands
©摄影：王敏幹（John MK Wong） | 绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）
【参考资料】
https://www.nature.com/articles/s41588-025-02130-4
https://cri.caas.cn/yjsgk/xrsld/266110.htm
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大湾区海洋生物数字文献库
大湾区海洋生物数字文献库（Greater Bay Area Marine Biological Digital Library, 简称GMBDL）是全国第一个以视频图鉴为特色的海洋生物数据库，始于2022年，由深圳大鹏半岛海洋图书馆（Dapeng Peninsula Marine Library）出品。大湾区海洋生物数字文献库通过长达2000多个小时的潜水拍摄积累而成，拍摄团队历经6年时间，专注于南海北岸海域，精心记录下海洋动物在日夜不同时间的行为、雌雄不同的体色以及冬夏不同的状态，还特别记录了深圳近十年来鲸豚搁浅等海洋大事，所采用的均是高清高帧率视频，确保了影像的高质量和细节展示。该数据库由国内权威分类学专家进行定种，目前已收入407种海洋生物，且物种数量仍在持续增加，目标是在两年内达到1000种，为海洋生物研究和保护等工作提供了重要的数字化资源支持。(图源：©GMBDL)
来源：中国绿发会