破译棉花遗传的“空间折叠密码”
李思辉 ｜ 中国科学报 ｜ 2026-09-16

如果把棉花DNA比作一根长线，传统研究大多聚焦于长线上的一个个“点位”基因，无法看到DNA链条在细胞核内的折叠、缠绕，以及由此产生的基因调控过程。

在中国工程院院士张献龙带领下，华中农业大学教授王茂军课题组发现“三维基因组结构是传统DNA序列变异之外可供作物改良利用的新型靶标”，并在此基础上破译了棉花遗传的“空间折叠密码”，为拓展现有栽培棉的遗传多样性提供了新方向。

9月16日，相关研究成果在线发表于《细胞》。这是该刊历史上首篇关于棉花的研究论文。

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三维染色质空间组织示意图。受访团队供图

从点位到三维

何谓“棉花三维基因组研究”？通俗来讲，DNA不只是线性的序列，它还会在细胞核内折叠盘绕。空间构型的变化能够直接调控基因表达，进而左右棉花纤维的长短、品质。三维基因组研究则关注这根DNA链条如何在细胞核内折叠、缠绕，以此理解基因调控的内在逻辑。

对于为何十余年如一日聚焦这项研究，王茂军介绍，棉花长期驯化和定向育种，在改善纤维品质的同时，也伴随着栽培棉遗传多样性的下降，可利用的优异变异日益有限。因此，突破传统线性DNA变异视角，厘清驯化选择、遗传变异、染色质结构重塑、基因表达及纤维品质之间的关系，是阐明纤维品质遗传改良分子基础的新切入点。