近日，石河子大學聯合華中農業大學棉花遺傳改良團隊在The Plant Journal（中國科學院1區TOP期刊，五年影響因子7.1）在線發表了題為“GWAS and eQTL analyses reveal genetic components influencing the key fiber yield trait lint percentage in upland cotton”的研究論文。該研究通過轉錄組測序了312份陸地棉種質（含新疆主栽品種及育種中間材料），結合田間表型和基因組重測序數據，鑒定了調控棉花衣分性狀的調控位點和候選基因。進一步通過整合優異遺傳位點，系統評估了不同陸地棉品種對衣分性狀的改良潛力，據此篩選出了精準培育高衣分棉花新品種的有價值育種材料。

本研究采用GWAS、eQTL定位、TWAS及共定位分析，系統解析衣分的遺傳調控網絡。eQTL分析鑒定出13859個調控位點，發現D10染色體上的Hot26和Hot28熱點協同調控186個基因，涉及細胞壁合成、活性氧代謝及激素響應通路。通過TWAS分析，鑒定Ghir_A12G025980（HSP22）為核心候選基因，HSP22作為葉綠體熱激蛋白，其高表達顯著降低衣分（圖1）

圖1：基于TWAS鑒定衣分性狀相關候選基因

通過馴化選擇分析表明，栽培種衣分相關位點的遺傳多樣性顯著低于半野生棉，表明還存在未充分挖掘的育種潛力。此外，構建56個有利等位基因庫，篩選出20份高聚合材料，為親本選配提供資源（圖2）。

圖2：有利等位基因位點在312份材料中的聚合情況

綜上，本研究結果為棉花高產育種提供了重要理論依據與實踐策略。基于QTL和eQTL熱點開發的分子標記可加速早代材料篩選，縮短育種周期；GRF7基因編輯創制纖維增殖增強的新種質。并提出了一個高衣分育種策略：（1）選擇累積大量的有利位點且高衣分表型的父母本；（2）選擇具有豐富的遺傳背景和穩定特征的父母本；（3）選擇合適的地區種植。這些結果為挖掘和揭示基因參與調控棉花衣分的分子機制提供了新思路，同時也為高衣分棉花育種擴充了可靠的種質資源。

石河子大學農學院作物學博士郭春平為論文第一作者，石河子大學院士工作站聶新輝教授、張獻龍院士、王茂軍教授以及尤春源研究員為通訊作者。感謝作物遺傳改良全國重點實驗室棉花遺傳改良團隊提供高性能數據分析平臺，感謝新疆農墾科學院、新疆農科院、新疆生產建設兵團第一師、第五師、第七師、第八師農業科學研究院、新疆合信科技發展有限公司、新疆塔里木河種業股份有限公司及新疆惠遠種業股份有限公司等科研單位提供種質資源和表型鑒定生態環境。感謝兵團農業關鍵核心技術攻關項目（2023AA102-2-1）、天山英才科技創新青年拔尖人才項目（2023TSYCCX0117）、國家自然科學基金（32260510）和新疆生產建設兵團石河子市科技發展重點項目（2022NY01）持續支持。

（通訊員：吳元龍 郜建銳 鞏芮君）