由中国农业科学院棉花研究所牵头主持，联合北京大学、深圳华大基因、武汉大学、河北农业大学、美国农业部南方平原研究中心等单位，共同完成了世界上广泛栽培的陆地棉（Gossypiumhirsutum）的全基因组测序及图谱绘制，相关研究成果于2015年4月20日在《自然-生物技术（Nature Biotechnology）》上发表。这是棉花所主导的棉花基因组测序研究团队继两个二倍体棉花基因组图谱绘制完成之后，在基因组学研究领域取得的又一项突破性成果。     2007年12月，棉花所联合国内外优势科研单位，率先在国际上牵头启动了棉花基因组计划。2012年8月，雷蒙德氏棉（D基因组）全基因组图谱绘制完成。2014年4月，亚洲棉（A基因组）全基因组测序完成工作。在上述工作的基础上，2015年4月，完成了四倍体棉花-陆地棉（AD组）基因组的测序、组装及分析工作。
    异源四倍体物种陆地棉（G. hirsutum L.）是世界上最重要的纤维作物和模式多倍体作物。棉属包括46个二倍体和5个四倍体棉种，所有的二倍体棉种均来自同一祖先，经演化形成了A、B、C、D、E、F、G和K基因组，四倍体棉种的基因组类型为AD。目前认为AD基因组是由A基因组祖先与D基因组祖先杂交后染色体加倍而形成的，其中就包括陆地棉。高质量组装异源多倍体植物基因组是一个艰难的任务，因为这种基因组比较大，包含大量的重复序列和高度同源的亚基因组。
    在该研究中，科研人员整合了全基因组散弹枪法、BAC-to-BAC、高密度遗传图谱构建等策略，对陆地棉遗传标准系—TM-1进行了全基因组测序和组装，最终获得了26条染色体。通过基因组注释，得到了76943个蛋白编码基因。利用比较基因组学方法，首次从全基因组水平揭示了四倍体棉花是由A基因组的祖先和D基因组的祖先通过染色体融合而形成，并初步揭示了四倍体棉花基因组的进化规律。同时，通过两个二倍棉花和四倍体棉花不同纤维发育时期乙烯代谢通路的基因组比较和相关的实验证据，证实了乙烯调控纤维伸长的双向调节假说—纤维伸长发育过程中，乙烯过多和不足都会抑制棉纤维的伸长，这是不同棉种间纤维长度存在差异重要原因之一。
    据该项目的主要负责人李付广研究员介绍，我国是世界上最大的纺织品生产国和消费国，在国民经济中具有十分重要的地位。四倍体棉花-陆地棉（AD组）基因组图谱绘制完成，将对棉花重要农艺性状分子机制的解析、基因资源挖掘与利用、异源多倍体形成及演化等多个研究领域提供支持，加快棉花新品种的选育，对我国棉花产业的可持续发展具有重要意义。（通讯员 冯文娟）