大约150万年前，起源于非洲的二倍体棉和美洲的二倍体棉杂交、基因组加倍形成五个异源四倍体种，分别是陆地棉、海岛棉、毛棉、黄褐棉和达尔文氏棉。其中，陆地棉和海岛棉被驯化成为栽培种，毛棉、黄褐棉和达尔文氏棉是野生种。
为深入解析棉花的进化规律并发掘野生棉种的优异基因，该研究综合利用二代和三代测序、染色质高级结构捕获技术，构建了所有五种异源四倍体棉花的高精度参考基因组。
研究发现，不同棉种在150万年的杂交、多倍化和进化过程中，基因数量和排列结构并没有显著变化。而在8000年左右的人工驯化过程中，陆地棉和海岛棉的纤维长度和品质等发生了显著改变。虽然陆地棉和海岛棉是独立驯化，但驯化促使两种栽培棉花的纤维发育基因共表达网络趋向一致。这表明，即便身处两地，人类祖先却巧合地优化出了相似的基因表达模式，从而使得这两种栽培棉的纤维长度增加，颜色也发生了改变。
研究还发现，多倍体化通过改变表观遗传修饰水平抑制遗传重组率，而这种重组抑制可以通过种间杂交克服。也就是说，种间杂交可以重新激活基因重组率，进而提高棉花育种的效率。
中国科学报
