近日，郑州大学农业与生物制造学院李付广/杨召恩研究员团队在陆地棉进化轨迹与重要性状遗传架构方面取得积极进展。该研究成功重建陆地棉进化路线图，揭示了染色体大片段变异调控种群遗传多样性和环境适应性的遗传机制，破解了纤维品质性状形成的遗传架构，为棉花生物育种突破同质化瓶颈提供了重要理论与技术支撑。

当前，棉花区域化集中种植导致品种遗传多样性锐减、同质化问题突出，叠加极端天气频发、病虫危害加剧等挑战，严重制约棉花重要性状的协同改良进程。探寻陆地棉进化的分子轨迹，发掘种质资源中未被育种利用的优异基因，创制突破性新种质，成为保障棉花产业高质量发展的关键路径。李付广/杨召恩研究员团队依托学院在农业生物技术、基因组学等领域的深厚积淀与学科优势，牵头开展该重大科学问题的攻关研究。

研究团队选取107份陆地棉微核心种质，成功构建陆地棉超级泛基因组。首次发现陆地棉种内A03-A09染色体易位事件，证实该事件对种群分化及区域适应性具有显著影响。进一步研究揭示，在栽培陆地棉形成前，野生/半野生陆地棉经历了三阶段结构变异，基于这些变异可将陆地棉细分为32种单倍型，而现代栽培种仅源于其中一种单倍型，明确了其遗传基础狭窄的核心原因。研究从基因组层面有力证实中美洲-加勒比海岸双多样性中心假说，重构了陆地棉“尤卡坦半岛起源→危地马拉扩散→全球传播”的三阶段驯化传播路径。

此外，研究还发现加勒比海岸及中美洲地区是陆地棉与海岛棉种间基因交流的热点区域，现代栽培陆地棉或通过继承特定渐渗基因组合获得新环境适应能力。通过泛NLR家族分析，鉴定出抗黄萎病新位点VWD11，阐明了NLR基因家族演化规律；借助结构变异鉴定出69个纤维品质相关位点，其中62个为SNP标记未检测到的新位点，同时发现调控纤维强度与种子大小的多效基因；绘制127个大尺度倒位的全基因组分布图谱，揭示其在抗虫性与纤维色泽等重要性状中的关键调控作用。系列研究成果阐明了结构变异驱动陆地棉演化的内在规律，为棉花育种突破同质化瓶颈、实现重要性状协同改良提供了核心支撑。

相关研究成果以“Graph pan-genome illuminates evolutionary trajectories and agronomic trait architecture in allotetraploid cotton”为题发表在国际顶尖学术期刊《Nature Genetics》上。郑州大学农业与生物制造学院李付广研究员、杨召恩研究员、葛晓阳研究员、马雄风研究员与美国爱荷华州立大学Jonathan F. Wendel教授为共同通讯作者，杨召恩研究员、杨作仁研究员，研究生高晨旭、张明君和胡冠菁研究员为论文共同第一作者。论文由国家重点研发计划、国家自然科学基金、河南省杰出青年科学基金等项目资助。

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41588-025-02462-1

陆地棉在中美洲和加勒比海岸的演化轨迹