中棉所「亞洲棉的生物學貢獻及其在我國的傳播途徑」科研成果獲河南省自然科學一等獎

河南日報 發佈 2024-02-27T03:27:51.643810+00:00

河南日報客戶端記者 楊之甜4月3日,記者獲悉,前不久,2022年度河南省科學技術獎勵名單公布。由中國農業科學院棉花研究所(以下簡稱「中棉所」)主持完成的科研成果「亞洲棉的生物學貢獻及其在我國的傳播途徑」獲得2022年度河南省自然科學獎一等獎。

河南日報客戶端記者 楊之甜

4月3日,記者獲悉,前不久,2022年度河南省科學技術獎勵名單公布。由中國農業科學院棉花研究所(以下簡稱「中棉所」)主持完成的科研成果「亞洲棉的生物學貢獻及其在我國的傳播途徑」獲得2022年度河南省自然科學獎一等獎。該成果率先揭示了亞洲棉是陸地棉的供體種和纖維的主要貢獻者,從分子水平證實了亞洲棉在我國「自南向北」傳播的規律,為棉屬的進化研究和優異基因發掘提供了參考,提升了我國在棉花基礎研究領域的國際地位。

亞洲棉和陸地棉有啥關係?為什麼要研究亞洲棉?中棉所這一科研成果對於我國棉花生產的意義何在?針對這些問題,記者電話採訪了中棉所青年科學家何守朴研究員。

何守朴介紹,我國有近兩千年的植棉史。其中,亞洲棉是我國種植歷史最長,對中華文明發展貢獻最大的栽培棉種。據文獻記載,12世紀後期,我國開始規模化種植生產亞洲棉,替代了當時的麻製品。十九世紀中後期,陸地棉從美國引入我國,逐步取代亞洲棉,成為我國唯一大規模種植的栽培棉花。

亞洲棉和陸地棉分屬不同的棉種。陸地棉最早馴化自美洲,直到大航海時代亞非大陸(舊世界)和美洲大陸(新世界)有了交流,陸地棉才逐漸進入亞非。

對於此次研究成果「亞洲棉是陸地棉的供體種和纖維的主要貢獻者」,何守朴解釋,主要是指陸地棉是四倍體(基因組由A,D兩套基因組組成),亞洲棉是二倍體(由A基因組組成),以前學術上不清楚「A和D兩個基因組誰給陸地棉提供了纖維」,「此次通過我們的研究,發現主要是亞洲棉的A基因組給陸地棉提供了纖維。」他說。

何守朴說,亞洲棉和陸地棉最大的區別在於,陸地棉產量要遠高於亞洲棉,亞洲棉的纖維短而且粗,紡織的布為「粗布」。工業革命後,機械紡織需要的纖維較長,陸地棉因產量高、纖維品質好全面取代了亞洲棉。但亞洲棉有早熟、抗旱、抗蟲和抗病等陸地棉不具備的特性。

「儘管當前亞洲棉已經不會在我國大面積種植,但是通過基礎研究,去發現亞洲棉特有的早熟、抗旱、抗蟲和抗病等優異基因,通過將這些基因導入陸地棉,就可以改良陸地棉。」何守朴說,這就是研究亞洲棉的主要價值。

據介紹,自2005年起,中棉所研究團隊開始對亞洲棉開展系統研究,奔赴貴州、雲南、廣西等地區對我國現存棉花種質資源進行搶救性收集,主要目標就是我國傳統種植的二倍體栽培棉種—亞洲棉。2009年至2012年期間,分批次走訪23個縣(市),超過200個村(鎮),行程超過1萬公里,共搜集到棉花種質資源155份,其中包括45份亞洲棉和110份陸地棉。

歷經近二十年,該團隊取得了一系列重要的科學發現,解決了棉花基礎研究領域的一些關鍵科學問題:

一是研究團隊從基因組水平佐證了亞洲棉是陸地棉的供體種和纖維的主要貢獻者,為深入解析棉種演化奠定了基礎。

二是證實了兩個二倍體栽培棉種——亞洲棉與草棉為「兄弟」關係,二者擁有共同祖先,分化後分別經歷了獨立的進化和馴化過程,最終形成兩個獨立栽培種,解決了棉種關係的長期學術爭議。

三是從多個角度揭示了亞洲棉在我國「自南向北」傳播的規律,基因組證據表明亞洲棉最早零散種植於我國南方,經長江流域再傳播到黃河流域後,最終實現規模化種植和生產,並逐漸替代了長期使用的麻製品。

相關成果相繼發表在《自然遺傳學(Nature Genetics)》和《自然通訊(Nature Communications)》等國際頂尖期刊上。

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