Госсипиум ( / ɡ ɒ ˈ s ɪ p i ə m / ) [2] — род цветковых растений трибы Gossypieae семейства мальвовых , Malvaceae , из которыхсобирают хлопок . Он произрастает в тропических и субтропических регионах Старого и Нового Света . Существует около 50видов Gossypium , [3] что делает его крупнейшим родом в трибе Gossypieae, и продолжают открываться новые виды. [3] Название рода происходит от арабского слова «гоз» , которое обозначает мягкое вещество. [4]
Хлопок является основным натуральным волокном, используемым сегодня человеком, на него приходится около 80% мирового производства натуральных волокон. [5] Там, где выращивается хлопок, он является основной масличной культурой и основным источником белка для корма для животных. Таким образом, хлопок имеет большое значение для сельского хозяйства, промышленности и торговли, особенно для тропических и субтропических стран Африки, Южной Америки и Азии. Следовательно, род Gossypium уже давно привлекает внимание ученых.
Происхождение рода Gossypium датируется примерно 5–10 миллионами лет назад. [6] Виды Gossypium распространены в засушливых и полузасушливых регионах тропиков и субтропиков. Обычно это кустарники или кустарникоподобные растения, виды этого рода чрезвычайно разнообразны по морфологии и адаптации : от адаптированных к огню травянистых многолетников в Австралии до деревьев в Мексике. [3] Большинство диких хлопчатников диплоидны , но группа из пяти видов из Америки и островов Тихого океана являются тетраплоидными, по-видимому, из-за единственного случая гибридизации, произошедшего около 1,5–2 миллионов лет назад. [6] К тетраплоидным видам относятся G. hirsutum , G. tomentosum , G. mustelinum , G. barbadense и G. darwinii .
Культивируемый хлопчатник представляет собой многолетние кустарники, чаще всего выращиваемые как однолетние. В современных системах земледелия растения имеют высоту 1–2 м, иногда выше в традиционных системах многолетнего земледелия, но в настоящее время они в значительной степени исчезают. Листья широкие, лопастные, с тремя-пятью (реже семью) лопастями. Семена содержатся в капсуле , называемой «коробочка», каждое семя окружено волокнами двух типов. Эти волокна представляют собой наиболее коммерчески интересную часть растения, и их отделяют от семян с помощью процесса, называемого джинированием . При первом джинировании более длинные волокна, называемые скобами, удаляются и скручиваются вместе, образуя пряжу для изготовления нитей и плетения высококачественных тканей. При втором джинировании более короткие волокна, называемые «линтерами», удаляются, и из них вплетаются ткани более низкого качества (в том числе одноименный ворс ). Коммерческими видами хлопчатника являются G. hirsutum (97% мирового производства), G. barbadense (1–2%), G. arboreum и G. herbaceum (вместе ~1%). [7] Многие сорта хлопка были выведены путем селекции и гибридизации этих видов. Продолжаются эксперименты по скрещиванию различных желательных качеств диких видов хлопчатника с основными коммерческими видами, такими как устойчивость к насекомым и болезням, а также устойчивость к засухе. Хлопковые волокна в природе встречаются в цветах белого, коричневого, зеленого, а также в некоторой их смеси.
Публичное секвенирование генома хлопка было инициировано [10] в 2007 году консорциумом государственных исследователей. Они договорились о стратегии секвенирования генома культивируемого аллотетраплоидного хлопка. «Аллотетраплоид» означает, что геномы этих видов хлопчатника состоят из двух отдельных субгеномов, называемых At и Dt («t» означает тетраплоид, чтобы отличать их от геномов A и D родственных диплоидных видов). Стратегия состоит в том, чтобы сначала секвенировать родственника D-генома аллотетраплоидного хлопчатника, G. raimondii , дикого южноамериканского ( Перу , Эквадор ) вида хлопчатника, из-за его меньшего размера, главным образом, из-за меньшего количества повторяющихся ДНК (в основном ретротранспозонов). Он имеет почти треть количества оснований тетраплоидного хлопка (AD), и каждая хромосома присутствует только один раз. [ необходимы разъяснения ] Следующим будет секвенирован геном G. arboreum , вида хлопка «Старого Света» (выращиваемого, в частности, в Индии). Его геном примерно в два раза больше генома G. raimondii . Как только последовательности генома A и D будут собраны, можно будет начать исследования по секвенированию реальных геномов тетраплоидных сортов хлопка, выращиваемых в культуре. Эта стратегия вызвана необходимостью; если бы секвенировать тетраплоидный геном без модельных диплоидных геномов, эухроматические последовательности ДНК геномов AD собирались бы вместе, а повторяющиеся элементы геномов AD собирались бы независимо в последовательности A и D соответственно. Тогда не было бы возможности распутать путаницу последовательностей AD, не сравнив их с их диплоидными аналогами.
Усилия государственного сектора продолжаются с целью создания высококачественного чернового варианта последовательности генома на основе считываний, полученных из всех источников. Усилия государственного сектора позволили Сэнгеру прочитать BAC, фосмиды и плазмиды, а также 454 чтения. Эти более поздние типы считываний будут способствовать составлению первоначального варианта генома D. В 2010 году две компании ( Monsanto и Illumina ) завершили секвенирование Illumina в количестве, достаточном для покрытия генома D G. raimondii примерно в 50 раз. [11] Они объявили, что пожертвуют свои необработанные данные публике. Эта работа по связям с общественностью принесла им некоторое признание за секвенирование генома хлопка. Как только геном D будет собран из всего этого сырья, он, несомненно, поможет в сборке геномов AD культивируемых сортов хлопка, но предстоит еще много тяжелой работы.
