03 研究结果#
基于PacBio三代HiFi测序和Hi-C辅助组装技术，研究人员组装了一个高质量的四倍体野生型棉花HPF17的基因组，基因组大小约为2.27 Gb，Contig N50为13.20 Mb。对该基因组进行注释分析，研究人员预测到79,146个编码基因，平均长度3,065
bp；鉴定到来自69个基因家族的5,558个转录因子，占蛋白质编码基因的7.02%；确定了48,491个核糖体RNA（rRNA）基因、4,854个转移RNA（tRNA）基因、823个微小RNA（miRNA）基因和12,903个小核RNA（snRNA）基因；发现了约64.67%的重复序列，主要包括0.47%的串联重复序列和58.50%的转座子序列。最后，基于12个陆地棉基因组的比较基因组分析，研究人员确定了三种变异类型，即存在/缺失变异（PAV）、倒位（INV）和易位（TRANS），平均每个基因组中鉴定出171,231个SV。
通过对HPF17和其他11个四倍体棉花的SV分析，结合SNP和QTL信息，分析遗传特征和性状差异，研究人员发现相较于非SV区域，SV区域含有更多的QTL，且这些SV区域中含有更多的选择性消除区域，INV和TRANS中选择性消除区域的占比分别为55.5%和24.5%。因此，推测SV，特别是INV和TRANS可能对陆地棉的驯化和改良发挥了重要作用。
此外，对大量陆地棉栽培种和野生种系的基因分型表明这些大范围INV可能在陆地棉驯化的早期阶段就经历了人工选择。为了进一步揭示SV对驯化的贡献，研究人员对（TM-1 × HPF17）F2群体进行基因分型，分析表型差异和INV之间的关系，发现可能由于INV的选择，现代棉花品种的种子大小、衣分、纤维质量及其他性状得到了显著改善，这表明倒位在驯化和分化中发挥重要作用。
为了研究陆地棉的进化历程，基于不同棉花品种的SNP分布规律，研究人员进行了系统发育分析、分歧时间估计、遗传多样性分析和种群分化分析，分析表明所有的陆地棉可以分为三组，陆地棉栽培种cultivars of G. hirsutum （GHC），蓬蓬棉G. purpurascens from South China（GHP），以及中美洲野生种系G. hirsutum landraces/races（GHL） from Central America。通过最大似然法（ML）构建的系统发育分析表明，研究对象HIC属于G. purpurascens，G. purpurascens比G. yucatatum以外的中美洲种群更原始，G. purpurascens和G.
hirsutum栽培种之间的关系相对较远。综合多种分析结果，G. purpurascens被归类为G. hirsutum的一个原始种系。
研究发现HIC种子具有极强的耐盐性，可以在盐水里存活半年以上，并且蓬蓬棉及其他野生棉花物种/种系在太平洋岛屿上的分布与太平洋洋流吻合度高，通过分歧时间估计发现大约20万年前海南岛本土棉花蓬蓬棉就从原产美洲的四倍体陆地棉中分化出来。因此，研究人员推测，HIC是随着太平洋洋流漂散，从中美洲西海岸逐渐西进到达中国南海诸岛。研究人员结合多种历史资料推测，早在哥伦布时期以前，美洲棉驯化栽培前，蓬蓬棉就已经在海南岛被初步驯化和小规模栽培，并用于纺织“崖州布”（世界非物质文化遗产）。因此，三亚（古称崖州）可能是陆地棉最早驯化和栽培的地点之一，即中国是四倍体棉花最早驯化栽培的国家之一。