科技日报记者 李禾
记者近日从棉花生物育种与综合利用全国重点实验室（以下简称实验室）获悉，实验室依托中国农业科学院棉花研究所等单位建设，近年来在基因组、群体遗传学、种质资源和优异基因挖掘等领域不断取得突破，为我国棉花科技创新和现代种业发展提供了重要支撑。
棉花是基因组复杂、研究难度较高的作物之一。实验室科研人员持续攻关，逐步建立起从“看清基因组”到“用好基因组”、从“认识种质资源”到“利用优异种质”的完整创新链条。
从“看不清”到“看得见”：为棉花研究绘制基因组“地图”
要改良作物，首先要读懂它的“生命说明书”——基因组。实验室率先推动我国棉花研究进入基因组时代，2012年—2015年，主导完成多个关键棉种的基因组测序与组装，逐步厘清了复杂棉花基因组的基本框架。通俗地说，这相当于为棉花研究绘制出越来越精细的“地图”，使科学家能更准确地定位与纤维形成、抗病、高产优质等性状相关的关键区域。
这些成果不仅“测出了序列”，也回答了四倍体棉花起源、不同栽培棉种分化及驯化改良关键区域等基础科学问题，为后续群体遗传学、种质资源鉴定和分子育种奠定基础。
从“个体”到“群体”：读懂棉花驯化与改良的遗传规律
2018年—2022年，实验室科研人员通过大规模重测序和群体分析，系统揭示了不同棉种及不同地理群体的遗传分化规律，解析了纤维品质、产量、抗病性等重要性状的关键基因组区域。这些研究使科学家不仅能看到差异，更能解释差异如何形成、哪些变异与优良性状相关、哪些基因组片段在驯化和育种过程中被持续保留。特别是一些大尺度染色体倒位、易位和结构变异被证明与陆地棉地理分化、区域适应和重要农艺性状密切相关，这表明决定棉花优良性状的，是基因组结构层面的深刻变化。
2022年，随着研究进一步深入，实验室更名为棉花生物育种与综合利用全国重点实验室。平台名称的变化，是科研方向上的全方位拓展。此前工作重点是回答棉花“是什么、从哪里来、有哪些关键变异”，重组后，实验室更突出面向国家需求和产业应用，重点回答“这些发现怎么用于育种、怎么更快创造新品种、怎么直接改良主栽品种”，拓展了棉花应用边界。
打通“最后一公里”：棉花高效遗传转化技术实现重要突破
在棉花分子生物学研究和基因编辑应用中，一直存在一个“老大难”问题：遗传转化效率不高，容易受基因型限制。2022年，实验室在这一关键底层技术上取得了“从0到1”的突破，建立了跨种间、种内且无明显基因型限制的棉花高效遗传转化体系，大幅缩短了从“发现基因”到“验证基因”再到“利用基因”的距离。
通俗地说，过去科研人员像是找到了很多“好零件”，但缺少一套高效的组装工具；现在，这套工具成熟了，很多优异基因可以更快完成功能验证，也更有希望直接进入育种应用环节。
近年来，围绕纤维品质和抗虫等生产上重点关注的关键性状，实验室不断从海量种质资源、群体数据中筛选有价值的遗传位点，并通过功能研究把“候选基因”变成“可利用基因”。例如，2025年科研人员发现调控棉花纤维从古老的“棕色—品质差—产量低”到如今的“白色—品质好—产量高”的关键基因，通过精细调控该基因，可同时控制纤维的颜色、品质和产量。此类优异基因挖掘的突破，标志着实验室正在从“发现变异”走向“设计利用变异”，从“解释生物学现象”走向“服务育种目标”。
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