陆地棉，以良好适应性占据了全球棉花种植面积的95%。是什么原因使它分布如此广泛？如何让这种适应性强的棉花纤维品质变得更好？近日，《自然—遗传学》在线发表了中国农业科学院棉花研究所（以下简称中棉所）研究员杜雄明团队的最新成果。他们发现，陆地棉的地理分化和生态适应性主要和两条染色体的大规模倒位相关。他们还发掘了陆地棉种质资源中与纤维品质密切相关的新位点，多位点聚合可使纤维品质提高20%以上。
这项工作为进一步深入理解陆地棉的适应性演化和提升新品种纤维品质奠定了重要的理论基础。
陆地棉是环境适应性最高的栽培棉种，不同的陆地棉品种可以分别在高纬度地区和低纬度地区种植。杜雄明告诉《中国科学报》，陆地棉的地理分化原因是他一直关注的问题。此前，在水稻、谷子、大豆等作物中，科学家已经证明其品种分化和地理分布有密切关系。
早期的棉花育种家就已注意到陆地棉可能存在不同的生态型，然而这些生态型形成的机制却完全未知。2018年，杜雄明团队通过给400多个陆地棉品种重测序和群体结构初步分析发现，其亚种分化和地理环境有联系，但当时并没有对其相关性进行深入探究。同时，他们发现亚洲棉是从中国南方逐渐驯化，在向北方移动的过程中逐渐适应了各地气候，形成了不同的亚群。这两项研究结论都暗示杜雄明，陆地棉的地理分化问题值得深入研究。
论文第一作者、中棉所副研究员何守朴介绍，他们对近3000份陆地棉种质资源基因型进行了分析，结果发现，A08和A06两条染色体的大规模倒位引起了整个群体的分化，而分化出的亚群与其相应的地理分布高度吻合，决定了栽培陆地棉内不同生态型的形成。染色体倒位，是染色体的一种大的结构变异。同一条染色体上发生了两次断裂，产生的片断颠倒180度后重新连接，造成了染色体上某一段区间倒位的现象。
这种现象在植物中比较常见。近年来已经有科学家证实，在向日葵等植物中，染色体大的结构变异与群体分化有关。杜雄明团队对陆地棉基因组的片段进行了聚类分析，即把陆地棉分成不同的类群。他们发现，A06和A08这两条染色体可以把两个类群分离出来。何守朴进一步解释，A06染色体的聚类能分离出高纬度地区的品种，而A08染色体的聚类可以分离出低纬度地区品种。经过三代高深度测序后发现，原来这两条染色体发生了倒位现象。
他们还发现这些结构变异主要源自品种间的变异。
杜雄明认为，未来应该从三个方面改良纤维品质。第一是把野生和半野生种质资源的优异位点重组到栽培种中去。第二是通过GWAS分析全基因组水平寻找自然突变产生的优异位点，从而培育新品种。第三是外源染色体片段渐渗和重组。例如很多科学家长期关注如何实现海岛棉和陆地棉的杂交转育，将海岛棉的优良纤维品质基因引入到陆地棉中。此外，杜雄明还希望将来深入研究染色体倒位现象发生的根源和遗传基础。