三种现代棉花品种的新基因组工具可能指导未来的育种工作

我们生活在一个不断变化和发展的世界里。气候变化、新出现的害虫和其他环境压力给养活和为世界提供燃料的经济作物带来了压力。随着我们竞相满足对可持续和高质量粮食和纤维作物日益增长的需求，基因组学正成为这场斗争中的一个强大工具。通过了解植物的遗传密码，研究人员和育种人员可以开发出产量更高、对病虫害的抵抗力更强、对环境挑战的适应性更强的作物

基因组知情育种主要有利于拥有现有高质量基因组资源的作物，如水稻和小麦。然而，基因组资源不太成熟的作物必须继续依赖传统的育种方法，这有时会因为育种群体中缺乏基因组多样性而受到影响

棉花是全球重要的经济作物，缺乏强大的基因组资源。棉花行业是一项大业务，对全球经济的影响达6000亿美元，为2.5亿多人提供了就业机会。棉花生产的成功依赖于具有高产、纤维品质好、病虫害抗性和耐旱性等理想特性的棉花品种

HudsonAlpha基因组测序中心联合主任Jeremy Schmutz说：“多年来，棉花育种家使用传统育种方法提高了纤维产量和质量。“由于现代驯化棉花缺乏基因变异，他们可能很难实现额外的改良。为该行业创建新的基因组工具将有助于将棉花改良提升到一个新的水平。”

HudsonAlpha生物技术研究所基因组测序中心（GSC）的科学家和其他合作者着手为三个重要的棉花品种创建高质量的基因组序列，为棉花育种家提供必要的基因组资源。研究结果最近发表在《自然植物》杂志上

“棉花研究在很大程度上依赖于一个参考基因组‘TM1’，这是一种不再广泛用于育种项目的棉花品种，”该手稿的第一作者Avinash Sreedasyam博士说。“为了使分子育种有利于棉花产业，必须存在许多不同的基因组来代表棉花品种的多样性。这项研究为三个现代陆地棉花品种生成了高质量的参考基因组，并更新了‘TM-1’棉花遗传标准参考。”

对新参考基因组的初步分析产生了有关纤维质量的重要信息。使用高度准确和完整的基因组组装来鉴定现代棉花品种中Pima棉花（以卓越的纤维质量而闻名）的遗传物质。将每个基因组的小片段与Pima和参考棉花基因组进行比较

与Pima比参考棉花更紧密匹配的片段被归类为潜在的渗入，这表明Pima DNA已被纳入现代棉花的基因构成中。了解这些Pima渗入将有助于育种家在育种计划中有效地选择具有这些纤维质量连锁遗传标记的后代

Sreedasyam说：“利用相对便宜的低通测序和这些基因组，使育种家能够快速选择后代。”。“这不仅可以节省时间，还可以降低与传统纤维表型相关的成本，这是一个费力的过程，每个育种周期通常需要数百到数千个样本。”

这些发现强调了使用详细的基因组组装来揭示基因变异的重要性，这些变异可以改善棉花育种计划。这些新的、高质量的基因组越多地用于比较研究，就越会出现更多关于经济上重要的棉花性状的信息。本研究中描述的基因组资源是棉花育种工具包的宝贵补充，将在未来几年受益

该项目的合作者包括北卡罗来纳州Cotton Incorporated的Don C.Jones；彭，佐治亚大学蒂夫顿分校；Warwick N.Stiller，CSIRO，澳大利亚棉花研究所；和Fred Bourland，阿肯色州凯泽市阿肯色大学