《Frontiers in Plant Science》：Speed breeding in upland cotton (Gossypium hirsutum L): scientific foundations and integrated implementation of a next-generation cotton breeding platform
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传统棉花(Gossypium spp.)品种培育需要8–12年——这一时间线在结构上与气候变化适应、土壤盐渍化以及纺织工业在3–5年内获得新品种的迫切需求不相适应。快速育种(speed breeding, SB)通过LED光谱、温度、营养与未成熟胚拯救(imm
传统棉花(Gossypium spp.)品种培育需要8–12年——这一时间线在结构上与气候变化适应、土壤盐渍化以及纺织工业在3–5年内获得新品种的迫切需求不相适应。快速育种(speed breeding, SB)通过LED光谱、温度、营养与未成熟胚拯救(immature embryo rescue, IER)的协同优化，可将世代间隔压缩30–80%。然而，SB本身仅是时间加速器，而非育种系统：只有当其作为基因组学辅助快速育种(genomics-assisted speed breeding, GASB)平台的核心引擎运行时，其变革潜力才能实现。该平台整合了分子标记辅助选择(marker-assisted selection, MAS)、基因组选择(genomic selection, GS)、CRISPR与新基因组技术(New Genomic Technique, NGT)编辑、高通量表型分析(high-throughput phenotyping, HTP)及AI辅助决策支持工具。在既有棉花快速育种与基因组学辅助育种综述的基础上，本综述在统一的GASB框架内对这些互补技术进行了机制性与实施导向性的综合阐述。研究人员评估了：(i)以陆地棉(Gossypium hirsutum)为主的棉花光周期开花分子架构、可用的其他棉属物种证据，及其通过LED方案设计与靶向开花抑制因子的CRISPR编辑进行调控的途径；(ii)从SB 1.0到SB 3.0多通道LED配方设计的机制基础；(iii)阶段特异性温度管理，包括操作关键的33°C花粉安全上限；(iv)营养生理学、植物激素与生化监测；(v)体外生物技术——包括愈伤组织培养、小孢子来源双单倍体及未成熟胚拯救(IER)——以及快速育种设施内未成熟胚拯救与花粉期温度管理的操作协调；(vi)已在棉花中经实验验证的高通量表型分析技术，涵盖专设章节综述的五项棉花特异性应用；(vii)GASB流程中用于实时决策支持的AI辅助表型分析与数字孪生架构。批判性分析确定异源四倍体基因组冗余、基因型×光环境(genotype × light environment, G×L)与地方品种种质的互作、IER可扩展性、生物信息学基础设施缺口、SB至田间相关性不确定性以及品种区域试验(SVT)监管要求是GASB广泛部署的主要障碍。研究提出了一项结构化的2025–2035年路线图，包含三个时间跨度的优先事项与可量化的关键绩效指标(KPIs)。
**引言**
传统棉花品种培育周期长达8–12年，与气候变化适应、土壤盐渍化及纺织工业3–5年的新品种需求形成结构性矛盾。育种家方程(ΔG = (i × r × σA)/L)表明，年遗传增益与世代间隔(L)成反比。快速育种(speed breeding, SB)通过LED光谱、温度、营养与未成熟胚拯救(immature embryo rescue, IER)的协同优化压缩世代间隔30–80%。然而SB仅是时间加速器，只有整合分子标记辅助选择(marker-assisted
