本报讯 《自然遗传学》(Nature Genetics)近日在线发表了浙江大学农学院教授张天真牵头的一个国际团队完成的研究论文。这项研究发现了陆地棉与海岛棉的起源和种间分化的遗传机制，揭示了陆地棉广适性、长绒海岛棉优质的遗传基础。
棉花是世界最大的纤维作物和纺织工业原料，目前被人类驯化的四倍体棉花有陆地棉和海岛棉。陆地棉产量高，纤维好，适应性广，产量占世界棉花总产量的90%以上。而长、强、细、光滑有色泽的海岛棉又称长绒棉，是国际奢侈品的主要纺织材料，产量低，仅能在新疆、埃及、美国亚利桑那州等少数干旱地区种植，因此价格昂贵。
科研人员一直努力想把两者“鱼与熊掌”的优势综合起来，培育出高产、适应性广同时纤维更长、更强、更细的棉花品种，而这需要对陆地棉和海岛棉产量、品质和适应性差异形成的遗传基础有更深入的研究和了解。
张天真团队利用一系列先进技术，组装出陆地棉遗传标准系TM-1和我国自育的海岛棉品种Hai7124染色体水平基因组。
科研人员在对海陆基因组比较分析后发现，特异基因表达、扩增和染色体结构变异是海陆驯化后分化的主要原因。其中纤维发育期间，膜转运、糖合成、碳水化合物代谢通路等相关基因，海、陆差异富集；蔗糖转运、离子转运、液泡转化酶等、液泡中渗透物质调节等调控细胞伸长相关基因，在海岛棉纤维发育中的表达持续时间远长于陆地棉，是长绒“奢侈棉”产生的主要原因。
“简单来说，我们发现海岛棉的长绒来自更长的青春期。陆地棉一般长15天左右，但是海岛棉生长时间在25天左右，研究中我们从基因层面找到了具体原因。”张天真说。
陆地棉与海岛棉另一个区别在于对成长环境的要求，已有的研究中，科研人员已经发现陆地棉苗期耐低温还耐高温。这次，科研人员在对基因图谱的分析中发现了对冷热不敏感的基因。
陆地棉中有更多的乙烯、ABA信号调控的基因被激活，调控对冷、热等逆境响应，这可能与陆地棉的广适性密切相关。通过对A01染色体陆地棉大片段序列的渐渗分析发现，确实存在中亚型或新疆型海岛棉。
张天真介绍，从基因层面找到海岛棉与陆地棉的差异，对未来培育具有高产、纤维优良、适应性强的棉花新品种提供了有力的理论支持。
本报记者 林洁 通讯员 柯溢能
