454测序参与棉花基因组进化研究工作

棉花是全球重要的经济作物之一。它的纤维，俗称皮棉，是纺织工业主要的天然原料。全世界棉花种植面积约5亿亩，我国常年种植面积近8千万亩。棉花不但是重要的纤维和油料植物，而且是重要的植物蛋白来源。在食用油中，棉籽油的亚油酸含量最高，达到55.6%。除此以外，棉花种子中还含有极为丰富的蛋白质和脂肪等物质，棉籽榨油后的棉籽粉蛋白质高达45%—50%，远胜过大米、小麦，甚至超过花生、大豆的蛋白质含量。然而，由于一般栽培棉品种的种子和植株具有色素腺体，而色素腺体中含有的棉酚及其衍生物对人和单胃动物有毒，棉酚是棉属植物特有的化合物，这直接制约了棉籽作为食物资源的开发和利用。

近日，来自8个国家的70多名科学家共同参与的国际合作项目----棉花基因组测序完成。该研究的学术文章《棉花基因组的多倍化及纤维的发育》发表在《自然》杂志上。研究中，科学家们结合传统的Sanger测序与新一代454测序技术对雷蒙德氏棉基因组进行了组装工作，获得了其87.7%的全基因组序列，通过比较基因组以及进化分析发现，雷蒙德氏棉约在1300—2000万年前经历了一次全基因组复制事件。这次复制事件很可能不是雷蒙德氏棉的第一次基因复制，早在约1亿多年前，雷蒙德氏棉就可能经历了一次基因组复制事件。这些研究结果有利于人类认识古双子叶植物基因组的复制机制。经过雷蒙德氏棉基因组自身比对后，科研人员共鉴定出了2355个共性区域，并发现约有40%的旁系同源基因出现在不止一个共性区域，这表明了雷蒙德氏棉基因组在进化过程中可能经历过大量的染色体重排事件。

自2008年以来，棉花全基因组测序成为棉花基础研究领域的热点问题。下一步要在该成果基础上开发出快捷分子育种工具，实现基因组水平上的棉花分子设计育种，培育出高产、高质、抗病抗旱的棉花优良新品种。分子辅助设计育种和常规育种相结合是未来作物育种研究的必然发展方向，建立在基因组学研究基础上的分子辅助设计育种，因分子标记数量巨大、且不受基因表达时间、显隐性关系和环境条件的影响，大大提高了育种选择的准确性，缩短了育种周期，提高了选择效率。

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参考文献：Repeated polyploidization of Gossypium genomes and the evolution of spinnable cotton fibres. Nature Volume: 492,Pages: 423–427 Date published: (20 December 2012) DOI: doi:10.1038/nature11798