我们生活在一个不断变化和发展的世界。气候变化、新出现的害虫和其他环境压力因素给养活和驱动世界的经济作物带来了压力。当我们竞相满足对可持续和高质量食品和纤维作物日益增长的需求时，基因组学正在成为这场斗争中的有力工具。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、抗病虫害能力更强、对环境挑战适应性更强的作物。

基因组信息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靠传统的育种方法，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，但却缺乏强大的基因组资源。棉花产业是一个大产业，对全球经济的影响达6000亿美元，为2.5亿多人提供就业机会。棉花生产的成功依赖于具有高产、纤维质量好、抗病虫害和耐旱等理想特性的棉花品种。

“多年来，棉花育种者使用传统育种方法提高了棉花的纤维产量和质量，”哈德逊-阿尔法基因组测序中心的联合主任杰里米·施穆茨说，他从事棉花基因组学研究已有十多年。“由于现代驯化棉花缺乏遗传变异，对他们来说，实现额外的改进可能很困难。为该行业创造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。”

哈德逊-阿尔法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种重要的棉花品种创建高质量的基因组序列，为棉花育种者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。

“棉花研究严重依赖于一个参考基因组，‘TM1’，这是一种不再广泛用于育种计划的棉花，”该手稿的第一作者Avinash Sreedasyam博士说。“为了使分子育种使棉花产业受益，必须存在许多不同的基因组来代表棉花品种的多样性。本研究获得了3个现代陆地棉花品种的高质量参考基因组，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提供了有关纤维质量的重要信息。利用高度精确和完整的基因组组合在现代棉花品种中鉴定皮马棉(以优良的纤维品质而闻名)的遗传物质。每个基因组的小片段与皮马和参考棉花基因组进行比较。

与皮马棉花更接近的片段被归类为潜在的基因渗入，这表明皮马棉花的DNA已被纳入现代棉花的基因构成中。了解这些皮马基因渗入将有助于育种者在育种计划中有效地选择具有这些纤维质量相关遗传标记的后代。

“利用相对便宜的低通度测序和这些基因组使育种者能够快速选择后代，”Sreedasyam说。“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，传统纤维表型是一个费力的过程，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遗传变异的重要性，这些变异可以改善棉花育种计划。这些新的、高质量的基因组用于比较研究的越多，关于经济上重要的棉花性状的信息就会越多。本研究中描述的基因组资源代表了棉花育种工具包的宝贵补充，并将在未来几年获得收益。

这个项目的合作者包括Don C. Jones, Cotton Incorporated, NC;彭文芝，佐治亚大学，蒂夫顿，乔治亚州;Warwick N. Stiller, CSIRO，澳大利亚棉花研究单位;以及阿肯色州凯泽市阿肯色大学的弗雷德·伯兰德。

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