北京时间9月16日晚，华中农业大学棉花团队王茂军教授课题组在国际学术期刊《细胞》发表了一项最新研究成果，该研究首次发现染色体三维空间结构是棉花品种改良的全新靶点，填补了棉花育种的理论与技术短板，为丰富棉花种质遗传资源、培育优质高产棉花新品种，开辟全新科研方向。
“棉花纤维的品质密码不只写在基因序列里，还藏在基因的空间折叠方式中——基因在细胞核里如何排布、如何折叠，同样决定着纤维的优劣。”王茂军介绍，这是上述研究的核心发现。
研究团队跳出“只看DNA序列”的传统视角，系统解析数百份棉花种质的基因组数据，首次绘制出棉花群体三维基因组图谱，并从中筛选出一批以往育种“看不见”的纤维品质调控靶标，把三维基因组从静态图谱变成了可量化、可利用的育种资源。
王茂军（右一）和学生在棉花光照培养室。图片来源：华中农业大学
这项研究还有一个耐人寻味的发现：棉花驯化过程中，基因序列的选择和空间结构的选择并不完全“同步”。有些种质，序列上看已经和栽培棉很接近，空间结构却仍保留着独特差异。这说明，仅凭基因序列判断遗传多样性，会漏掉相当一部分变异；而那些“序列相似、结构不同”的野生棉种质，恰恰是被长期忽视的资源宝库。
王茂军说，绘制三维基因组图谱，让我们重新看见了这些种质的潜在价值，也为突破栽培棉遗传多样性瓶颈、拓展育种资源提供了科学依据。
以前，农作物育种只看基因序列，这项研究的关键突破在于既找到了藏在DNA“空间折叠”里的全新纤维品质开关，也为突破栽培棉花种质多样性瓶颈提供了新路径，把守护和利用种质资源的眼光从“看序列”拓展到“看结构”，为棉花育种开辟了序列之外的新维度。同时，该研究揭示的三维基因组规律，还可为小麦、油菜等重要作物的改良提供借鉴，标志着我国在这一国际前沿领域迈出关键一步。
未来，随着这一成果与精准育种技术深度融合，我国棉花育种有望从“改良基因”走向“重塑空间结构”，为保障国家种业安全、端牢中国饭碗提供更加坚实的科技支撑。（科技日报记者 吴纯新 通讯员 黄鲜晖 杨正莲）
蒙公网安备 15010502002356号 