近日，中国农业科学院棉花研究所棉花分子遗传改良创新团队通过整合三维重建、机器学习与全基因组关联分析技术，系统解析了棉花株型形成的遗传基础，为棉花株型改良提供重要的基因与种质资源。相关研究成果以“Integrating 3D phenotypic reconstruction and genome-wide association studies to uncover the genetic basis of cotton plant architecture”为题发表在国际知名期刊《农业信息处理（Information Processing in Agriculture）》（中科院1区Top期刊，IF=8.9）上。

棉花作为我国重要经济作物，株型是决定产量、纤维品质及适配高密度种植、机械化收获的核心农艺性状。合理的株型可优化田间通风透光条件、提升光能利用率，是破解棉花高产与宜机收矛盾的关键。长期以来，棉花株型研究高度依赖人工测量，存在效率低、主观性强、误差大等瓶颈，难以精准量化复杂空间结构，严重制约株型遗传机制解析与分子育种进程。

为攻克上述难题，研究团队基于运动恢复结构与多视图立体匹配算法，对119份代表性陆地棉种质开展三维重建，最终实现株型性状精准量化。该研究在棉花A10染色体精细定位到关键候选区间，成功鉴定出调控棉花株型的核心基因GhPA1，发现该基因正向调控棉花株型发育：表达植株株高增加、果枝更长、角度更大；RNA干扰植株则表现为株高降低、果枝短而紧凑。这一结果不仅证实了该基因的关键调控作用，并获得了可直接用于育种的优异株型材料，实现了从基因解析到材料创制的突破。该研究创新性构建“三维表型组—GWAS—功能验证”全链条研究范式，首次将低成本SfM-MVS三维重建技术大规模应用于棉花种质资源表型鉴定，加速三维表型技术与育种实践深度融合，对推动棉花高产优质育种具有重要意义。

该研究获得了新疆维吾尔自治区重大科技专项、新疆基因编辑与种质创新重点实验室等资助。中棉所范李强助理研究员、许博玮研究实习员、鲁丽丽副研究员为论文共同第一作者，中棉所杨作仁研究员、李付广研究员、新疆农业大学陈全家教授为共同通讯作者，刘乐博士、赵如梦研究实习员和杨佳洁研究实习员参与了研究工作。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.inpa.2026.06.002

三维表型技术解析棉花株型遗传基础