Как одна из важнейших экономических культур в мире, хлопок также служит отличной модельной системой для изучения полиплоидизации, удлинения клеток и биосинтеза клеточных стенок. Однако селекционеры и генетики мало знали о генетических механизмах, лежащих в основе сложной аллотетраплоидной природы генома хлопка (AADD). Было высказано предположение, что все современные диплоидные виды хлопчатника, возможно, произошли от общего предка, а все тетраплоидные виды хлопчатника произошли в результате межвидовой гибридизации между культивируемыми видами G. arboreum и некультивируемыми видами G. raimondii.После завершения секвенирования G. raimondii в 2012 г. исследователи начали работу по расшифровке генома G. arboreum.
В этом исследовании они секвенировали и собрали геном G. arboreum с использованием полногеномного дробовика, в результате чего был получен черновой геном хлопка размером 1694 Мб. Около 90,4% собранных каркасов G. arboretum были закреплены и ориентированы на 13 псевдохромосомах.
Кроме того, исследователи обнаружили, что вставки ретротранспозонов с длинными концевыми повторами (LTR) и расширения семейств LTR вносят значительный вклад в формирование генома G. arboreum двойного размера по сравнению с геномом G. raimondii. Дальнейший молекулярно-филогенетический анализ показал, что G. arboreum и G. raimondii разошлись примерно 5 миллионов лет назад, и способности этих двух видов кодировать белок остались в основном неизменными.Для изучения механизмов морфологии растений хлопчатника была проведена серия сравнительных исследований транскриптомов. Результаты показали, что подсемейства, кодирующие NBS, играют важную роль в иммунитете к Verticillium dahliae.
Устойчивость G. raimondii к Verticillium dahliae была вызвана увеличением и сокращением количества генов, кодирующих NBS, соответственно потеря в геноме G. arboreum была ответственна за их восприимчивость.Еще одним интересным открытием этого исследования является рост клеток хлопкового волокна, и они обнаружили, что ген оксидазы 1-аминоциклопропан-1-карбоновой кислоты (ACO) является ключевым модулятором.
Исследователи предполагают, что перепроизводство ACO может быть причиной того, что G. raimondii плохо продуцирует прядильное волокно, в то время как инактивация ACO у G. arboreum может способствовать развитию его волокна.Геном G. arboreum будет важным эталоном для сборки геномов тетраплоидного хлопка и для эволюционных исследований видов Gossypium.
Он также является важным инструментом для идентификации, выделения и манипулирования важными генами хлопка, придающими агрономические признаки, для молекулярной селекции и генетического улучшения.