陆地棉驯化的基因组学解析 （中国农业科学院供图）

陆地棉纤维优质、适应性极强，目前在全球已经大面积种植，但它并非天然成型，而是历经数千年人工驯化、自然筛选逐步演化而来。长期以来，陆地棉从野生植物到现代栽培良种的完整演变过程、遗传改良规律始终缺乏系统性解密。近日，中国农业科学院棉花研究所科研团队取得重大突破，成功破解陆地棉千年驯化的完整遗传演化密码，精准还原其驯化全过程，为棉花精准育种、种质创新筑牢理论根基。

  想要培育高产、优质、抗逆的棉花新品种，摸清作物的“进化家谱”是核心前提。为彻底厘清陆地棉的驯化脉络与遗传变异规律，中棉所棉花种质资源创新利用创新团队开展了系统性、大规模科研攻关。研究团队整合收集2910份涵盖野生、半野生、栽培类型的全球棉花核心种质资源，依托高通量基因组测序技术，成功构建出当前全球密度最高的陆地棉泛基因组变异图谱，全方位捕捉陆地棉演化过程中的基因变异、性状改良、适应性进化特征，精准还原了陆地棉完整的驯化路径。

  研究首次清晰界定，陆地棉从野生祖先演变为现代主栽品种，历经三个核心驯化阶段，层层完成性状升级、习性改良与种植范围拓展，每一个阶段都对应关键的基因改良和性状飞跃。

  第一阶段是野生向栽培的关键跨越。以原产墨西哥的野生尤卡坦棉为原始祖先，经过长期自然筛选和早期人工驯化，逐步转变为半野生尖斑棉。这一阶段彻底打破了野生棉的原始生长特性，完成了从野生植物到可人工利用作物的根本性转变，是陆地棉驯化史上的里程碑式突破，为后续品种改良奠定了种质基础。

  第二阶段是性状定向优化升级。在尖斑棉的基础上逐步演化形成阔叶棉种群，这也是棉花品质改良的核心阶段。科研证实，该驯化过程中，棉花的核心经济性状被持续定向优化，纤维品质、籽粒产量大幅提升。同时，陆地棉最大的生长短板被补齐——光周期敏感性显著降低，摆脱了野生棉只能在低纬度热带区域生长的限制，环境适配能力大幅提升。

  第三阶段是全域适配的现代栽培定型。经过前两个阶段的驯化积累，陆地棉完成最终性状改良，形成稳定性状的现代栽培品种。凭借适配性升级的遗传优势，陆地棉彻底突破地域桎梏，成功从低纬度热带地区向中高纬度区域拓展，实现全球大范围规模化种植，成为目前世界种植面积最广、利用价值最高的棉花品种。

  此次研究还解锁了陆地棉演化的关键创新机制，填补了行业研究空白。团队首次证实，陆地棉在漫长演化过程中，与海岛棉祖先发生了自然基因交流，特殊的基因渗透促成了玛里加朗特棉种群的形成。这一跨物种基因融合，极大丰富了陆地棉的遗传多样性，弥补了单一驯化导致的种质基因狭窄问题。

  基于这一重大发现，研究团队创新性提出远缘种质基因渗入棉花育种新路径，打破了传统棉花育种的种质局限，为突破现有品种瓶颈、培育突破性新品种提供了全新思路。为棉花分子设计育种、优异耐逆种质挖掘、高产优质品种培育提供了核心理论支撑和宝贵遗传资源。

  据了解，该系列研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国农业科学院青年创新专项等多项国家级、省部级项目的大力支持。

  此次科研突破，不仅完整还原了陆地棉数千年的驯化进化史，更搭建起棉花精准育种的科学框架。未来，依托解密的遗传轨迹和全新育种路径，科研人员可实现“靶向育种、精准改良”，高效培育出高产、优质、广适、抗逆的棉花新品种，助力我国棉花产业提质增效、筑牢纺织产业原料安全屏障。