近日，中国农业科学院棉花研究所、河南大学和郑州大学建设的棉花生物育种与综合利用全国重点实验室在棉花优异基因挖掘与机制研究方面取得重要突破，揭示了棉花纤维品质驯化机制，鉴定出品质和产量协同改良的关键靶点，为未来棉花生物育种提供了全新思路与宝贵的基因资源。

作为我国重要经济作物，棉花既为纺织产业的天然原料需求提供了有效供给，也是我国第四大油料作物和第三大饲用植物蛋白源。为进一步提升我国高品质原棉供给保障能力，充分匹配纺织产业转型升级对高等级原棉的品质一致性的需求，推动棉花品种迭代升级，持续提升品种抗虫稳定性、增强主栽品种产区适应性，解码棉花“生长奥秘”意义重大，关键突破口在于构建棉花高质量的“遗传图谱使用说明书”——基因组图谱。

作为棉花领域国家级重点实验室，近年来，棉花生物育种与综合利用全国重点实验室逐步建立起从“看清基因组”到“用好基因组”、从“认识种质资源”到“利用优异种质”的完整创新链条。早在2012年到2015年，实验室就率先在国际上构建了多个关键棉种的基因组图谱，相当于给棉花分子育种绘制出高质量的“使用说明书”，告别了育种家靠经验选种、像“盲人摸象”一样试错的育种模式。然而，高效的生物育种技术体系仍然匮乏，制约了产量、品质“好基因”在优异品种中的聚合，通过传统的杂交回交育种程序，聚合优异基因一般需要5—7年，而一些主栽品种因为“连锁累赘”的缘故出现“油盐不进”的难题，即使科研人员找到了一个好基因，也知道它有用，但要把它真正用于品种改良，往往需要耗费很长时间，甚至在某些主栽品种上根本无法实现。2022年底，实验室团队攻克了这一困扰行业多年的难题，取得了从“0”到“1”的突破，建立了跨域棉花种间和种内且无明显基因型依赖的高效遗传转化体系。“过去科研人员像是找到了很多‘好零件’，但缺少一套高效的组装工具，而现在，这套工具更加成熟了，很多优异基因可以更快更好地完成功能验证并直接在主栽品种里聚合，创制的优异种质可以更快地进入育种应用环节。”实验室骨干葛晓阳研究员打了个生动的比方。

2025年，实验室又鉴定到了一个能同时调控棉花纤维颜色、产量、品质的“全能基因”，这相当于找到了棉花纤维产量和品质性状调节的“总开关”。实验室副主任何守朴说，过去要同时提升产量和品质往往“鱼和熊掌不可兼得”，未来通过精细调控这个基因，就能实现多个性状的同步提升。针对转Bt基因抗虫棉品种使用多年后可能出现抗性衰退的问题，实验室研发的棉花源天然抗虫蛋白-iJAZ，对棉铃虫的抗性率达99.33%，为预防抗性衰退问题提供了重要技术储备。有意思的是，iJAZ蛋白仅存在于黄瓜、南瓜、榴莲等少数植物中。

实验室骨干研究员杨召恩牵头，2025年底发布了陆地棉超级泛基因组，更是把棉花研究从“看一本标准版说明书”升级到“AI智能版本的说明书”，一次性挖掘到上百个纤维品质、抗病性相关的新遗传位点，相当于给育种专家送上了一份“育种宝藏地图”。

实验室取得系列突破性成果标志着我国棉花生物育种正在从基础研究的“最先一公里”快步迈向产业应用的“最后一公里”。实验室主任研究员李付广表示，下一步，棉花生物育种与综合利用全国重点实验室将继续加快科研成果转化，把更多“藏在基因里的潜力”转化为棉田里实实在在的产量和看得见的收益，为我国种业科技自立自强、保障国家棉花产业安全贡献更多力量。