科技日报记者 马爱平
近日，2025年度新疆维吾尔自治区科学技术奖揭晓，由中国农业科学院西部农业研究中心研究员杨作仁牵头，联合中国农科院棉花研究所和新疆农业大学完成的“棉花纤维品质形成的分子机制解析与种质创制”成果荣获新疆维吾尔自治区自然科学奖一等奖。该成果首次绘制了棉纤维发育的全景调控“地图”，并创制出打破品质瓶颈的育种“芯片”。
长期以来，棉花纤维品质改良的最大痛点在于“看不见”——关键基因难以精准定位，品质差异的遗传根源不明。
杨作仁团队对421份陆地棉核心种质开展纤维伸长期群体转录组分析，鉴定出5.6万个调控基因表达的数量性状位点；利用纤维突变体构建涵盖转录调控、mRNA修饰、蛋白翻译后修饰及激素等多层级调控网络，与合作单位整合25个棉花基因组、76个组织样本转录组等数据，构建了领先的棉花功能基因发掘平台——CottonMD。该数据库上线两年多，获55个国家超22万次访问，成为全球棉花研究者共享的基础设施。此外，团队首次揭示染色体倒位是导致种质间纤维品质差异的核心遗传因素，并据此开发了130对特异分子标记，建立杂交后代选育方法，为纤维品质改良开辟了新路径。
有了地图，还需找到控制纤维发育的“开关”。“我们创制了棉花研究首个油菜素内酯缺陷型突变体，证实内源油菜素内酯是棉花纤维伸长的中枢调控因子。并首次发现油菜素内酯通过促进超长链脂肪酸合成来推动纤维细胞发育，系统解析调控网络并构建发育模型。研究还发现四倍体长纤维棉种在进化中保留的靶基因，恰是纤维品质与抗病性协同改良的关键枢纽。”杨作仁表示。
“让每一朵中国棉都成为品质标杆”是杨作仁团队的信念。目前，团队创制的纤维改良新材料已发放给全国13家育种单位；与新疆农科院、新疆农垦科学院、石河子农科院、塔河种业等7家单位开展联合育种；创制优异种质500余份，获得授权发明专利6项。此外，团队已建立基于茎尖分生组织的不依赖基因型的遗传转化体系，并在南北疆20余个主栽品种上应用。
（中国农业科学院西部农业研究中心供图）
研究团队创制的粉红色纤维棉花
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