一朵棉花，看似轻柔，实则暗藏玄机。棉纤维是植物界最长的单细胞之一，从微小表皮细胞伸长至数厘米，其分子调控精密复杂。解码这一过程，关乎纤维品质上限，也牵动中国纺织产业链命脉。

近日，2025年度新疆维吾尔自治区科学技术奖揭晓，由中国农业科学院西部农业研究中心杨作仁研究员牵头，联合中国农科院棉花研究所和新疆农业大学完成的“棉花纤维品质形成的分子机制解析与种质创制”成果荣获新疆维吾尔自治区自然科学奖一等奖。该成果首次绘制了棉纤维发育的全景调控“地图”，并创制出打破品质瓶颈的育种“芯片”，为棉花产业发展提供了科技支撑。

绘制“地图”：照亮遗传改良“盲区”

长期以来，棉花纤维品质改良的最大痛点在于“看不见”——关键基因难以精准定位，品质差异的遗传根源不明。杨作仁团队决定先画“地图”。他们对421份陆地棉核心种质开展纤维伸长期群体转录组分析，鉴定出5.6万个调控基因表达的eQTL位点；利用纤维突变体构建涵盖转录调控、mRNA修饰、蛋白翻译后修饰及激素等多层级调控网络，并与合作伙伴整合25个棉花基因组、76个组织样本转录组等海量数据，构建了国际领先的棉花功能基因发掘平台——CottonMD。该数据库上线两年多，获55个国家超22万次访问，成为全球棉花研究者共享的基础设施。

更关键的是，团队首次揭示染色体倒位是导致种质间纤维品质差异的核心遗传因素。据此，团队开发了130对特异分子标记，建立杂交后代选育方法，为纤维品质改良开辟了新路径。

破译“开关”：解码激素调控密码

有了地图，还需找到控制纤维发育的“开关”。油菜素内酯在新疆棉田广泛用作生长调节剂，但其内源调控机制长期未解。团队创制了棉花首个油菜素内酯缺陷型突变体，在遗传转化“硬骨头”上取得突破，证实内源油菜素内酯是棉花纤维伸长的中枢调控因子，首次发现油菜素内酯通过促进超长链脂肪酸合成来推动纤维细胞发育，系统解析调控网络并构建发育模型。团队还发现四倍体长纤维棉种在进化中保留的靶基因，恰是纤维品质与抗病性协同改良的关键枢纽。国际权威评价机构Faculty Opinions发表专题评论，认为该成果对品质遗传改良具有重要指导意义。

锻造“芯片”：攻克种质创制瓶颈

基础理论最终要落地于种质创制。针对传统转化周期长、效率低且依赖基因型的瓶颈，团队另辟蹊径，建立基于茎尖分生组织的不依赖基因型的遗传转化体系，将棉花遗传转化周期从7～8个月缩短至2～3个月，且可应用于主栽品种。该“利器”已在南北疆20余个主栽品种上应用，形成“转化——编辑——多基因聚合”一体化技术方案。

借助这套体系，团队获得纤维长度、强度与产量显著提升，以及增强抗病性、株型紧凑、适宜机采的多种优质新种质。值得一提的是，首次在主栽品种中创制出自然界不存在的粉红色纤维；2025年6月，团队联合中国农科院生物技术所成功创制高效合成虾青素的功能型棉花新材料，为开发“非纤维经济”提供全新范式。

从实验室到棉田：把论文写在大地上

“种子是农业的芯片。”目前，团队创制的纤维改良新材料已发放给全国13家育种单位，包括新疆农科院、新疆农垦科学院、石河子农科院、塔河种业等7家新疆单位，开展联合育种，创制优异种质500余份，15份材料进入转基因安全评价程序，授权发明专利6项。

杨作仁表示：“老一辈用锄头在新疆戈壁开垦棉田，我们新时代科研工作者要用尖端技术助力产业高质量发展，把基础研究的根扎深，让科技大树结出更好种子。”从2008年在李付广研究员指导下涉足棉花生物技术，到2020年援疆，再到扎根新疆，他已深耕十八年。现当选国际棉花基因组协会共同主席，入选国家高层次人才特殊支持计划青年拔尖人才，入选全球前2%顶尖科学家，被评为新疆有突出贡献优秀专家，牵头的实验室获批“新疆作物基因编辑与种质创新重点实验室”。