石榴云/新疆日报讯（记者 盖有军报道）7月27日，记者从中国农业科学院西部农业研究中心了解到，该中心棉花分子遗传改良创新团队经过长期系统研究，梳理并阐明了棉铃里的胚珠——也就是将来发育成棉纤维的“小种子”，其内部的各种化学反应是如何决定纤维产量、品质和颜色的，为棉花精准育种搭建起完整理论体系和清晰技术路径。

　　“这项研究成果，相当于找到了统筹棉花各类物质代谢的核心‘总开关’。”该研究团队首席科学家、中国农业科学院西部农业研究中心副主任杨作仁说。他介绍，长期以来，我国种植面积最广的陆地棉，在育种上有个绕不开的痛点：想要棉花纤维又细又长、色泽优良，往往产量就会下降；如果侧重棉花高产，那么纤维品质，以及棉花抵抗干旱、病虫害等不良因素的抗逆能力，就会大打折扣。产量和品质难以同步提升，成了制约棉花种业升级的关键瓶颈。

　　杨作仁介绍，陆地棉属于一种多倍体作物，遗传信息比普通作物更为复杂，纤维发育牵扯上千种代谢物质，各类物质间的调控网络错综复杂，过去科研人员始终没能理清代谢物和棉花产量、品质等外在农艺性状之间的内在关联。本次研究整合代谢组、转录组、全基因组关联分析等多种前沿技术获得的海量数据，在棉花A07染色体上精准定位了一处关键代谢热点区域ME_A07。研究发现，棉花体内约七成的代谢物都集中在此区域，它相当于棉花纤维发育的“控制中枢”，直接决定棉纤维长短、棉花衣分及纤维色泽三大核心经济性状。

　　进一步研究证实，GhTT2_A07、GhPAR两种MYB转录因子，就像“总开关”一样控制着基因的工作，是调控棉花初生、次生代谢中碳元素分配的核心枢纽。研究证实，GhTT2_A07受一段520kb大片段染色体倒位调控。简单地说，就是有一段染色体发生了位置翻转，它主导棉花基础营养代谢。当GhTT2_A07这个“开关”被拧大、活跃工作时，棉花能够大量合成黄酮类物质，进而提升棉纤维抗逆能力与着色效果，但大量碳元素被分配用于植株抗逆和色素合成，供给棉纤维伸长生长的营养随之减少，最终造成纤维变短、产量下降；而发生了功能分化、分工略有不同的GhPAR作为辅助调控基因，主要对原花青素合成路径进行精细调节，可以适度缓和GhTT2_A07引发的碳源分配冲突——也就是对同一种营养的争夺，在纤维产量和植株抗逆适应性之间建立平衡。两种基因协同发挥作用，从代谢层面清晰揭示了棉花育种中“高产难优质、优质难高产”的内在机理。

　　杨作仁说，基于明晰的分子调控机理，也就是基因层面的工作机制，科研团队结合田间育种现实需求，提出了一套便于落地推广的改良方案：代谢筛选搭配基因编辑，破解棉花优质高产矛盾。研究证实，阿魏酸、葡萄糖酸等代谢物与优质纤维性状密切关联，育种工作者可以把这些代谢物当作筛选指标，无需等待棉花成熟，在苗期就能快速甄别优质育种材料，有效缩短育种周期、减少选育成本；同时利用基因编辑技术改造MYB转录因子调控区域，人工调控棉花体内碳元素分配方向，从而打破高品质与高产量相互制约的遗传连锁难题，培育纤维更长、衣分更高、色泽优良的棉花新品种。

　　杨作仁表示，这套育种方案并不仅仅局限于棉花，还能够推广应用于小麦、油菜等遗传信息同样较为复杂的多倍体经济作物育种，搭建起通用性强、以代谢调控为核心的精准育种技术体系，推动农业生产实现优质高产高效。

责任编辑：侯倩

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