Gossypium ( / ɡ ɒ ˈ s ɪ p i ə m / ) [2] — род цветковых растений трибы Gossypieae семейства мальвовых , Malvaceae , с которыхсобирают хлопок . Он произрастает в тропических и субтропических регионах Старого и Нового Света . Существует около 50 видов Gossypium , [3] что делает его крупнейшим родом в трибе Gossypieae , и новые виды продолжают открываться. [3] Название рода происходит от арабского слова goz , которое относится к мягкому веществу. [4]
Хлопок является основным натуральным волокном, используемым людьми сегодня, составляя около 80% мирового производства натурального волокна. [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 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 кустарники или кустарникоподобные растения, виды этого рода необычайно разнообразны по морфологии и адаптации , начиная 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 является тетраплоидной, по-видимому, из-за единственного события гибридизации около 1,5–2 миллионов лет назад. [6] Тетраплоидными видами являются G. hirsutum , G. tomentosum , G. mustelinum , G. barbadense и G. darwinii .
Культивируемые хлопчатники — многолетние кустарники, чаще всего выращиваемые как однолетние растения. Растения имеют высоту 1–2 м в современных системах земледелия, иногда выше в традиционных, многолетних системах земледелия, в настоящее время в значительной степени исчезающих. Листья широкие и лопастные, с тремя-пятью (или редко семью) лопастями. Семена содержатся в капсуле, называемой «коробочкой», каждое семя окружено волокнами двух типов. Эти волокна являются более интересной с коммерческой точки зрения частью растения, и они отделяются от семян с помощью процесса, называемого джинированием . При первом джинировании удаляются более длинные волокна, называемые штапелями, и они скручиваются вместе, образуя пряжу для изготовления нитей и плетения в высококачественные текстильные изделия. При втором джинировании удаляются более короткие волокна, называемые «линтом», и они вплетаются в текстильные изделия более низкого качества (включая одноименный линт ). 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 селективного разведения и гибридизации этих видов. Продолжаются эксперименты по скрещиванию различных желаемых признаков диких видов хлопка с основными коммерческими видами, такими как устойчивость к насекомым и болезням и засухоустойчивость. Хлопковые волокна встречаются в природе в цветах белого, коричневого, зеленого и некоторых смесях этих цветов.
Публичное секвенирование генома хлопка было инициировано [10] в 2007 году консорциумом государственных исследователей. Они согласовали стратегию секвенирования генома культивируемого аллотетраплоидного хлопка. «Аллотетраплоид» означает, что геномы этих видов хлопка включают два отдельных субгенома, называемых At и Dt («t» означает тетраплоид, чтобы отличать их от геномов A и D родственных диплоидных видов). Стратегия заключается в том, чтобы сначала секвенировать D-геном родственника аллотетраплоидных хлопков, G. raimondii , дикого южноамериканского ( Перу , Эквадор ) вида хлопка, из-за его меньшего размера, в основном из-за меньшего количества повторяющейся ДНК (в основном ретротранспозонов). Он имеет почти треть числа оснований тетраплоидного хлопка (AD), и каждая хромосома присутствует только один раз. [ необходимо разъяснение ] Геном A G. arboreum , вида хлопка «Старого Света» (выращиваемого в Индии, в частности), будет секвенирован следующим. Его геном примерно в два раза больше, чем у G. raimondii . Как только будут собраны последовательности генома A и D, можно будет начать исследование по секвенированию фактических геномов тетраплоидных культивируемых сортов хлопка. Эта стратегия вызвана необходимостью; если бы кто-то секвенировал тетраплоидный геном без модельных диплоидных геномов, эухроматические последовательности ДНК геномов AD объединились бы, а повторяющиеся элементы геномов AD собрались бы независимо в последовательности A и D соответственно. Тогда не было бы способа распутать путаницу последовательностей AD, не сравнив их с их диплоидными аналогами.
Усилия государственного сектора продолжаются с целью создания высококачественной черновой последовательности генома из прочтений, полученных из всех источников. Усилия государственного сектора сгенерировали прочтения Сэнгера BAC, фосмид и плазмид, а также 454 прочтений. Эти более поздние типы прочтений будут играть важную роль в сборке первоначального проекта генома D. В 2010 году две компании ( Monsanto и Illumina ) завершили достаточно секвенирования Illumina, чтобы охватить геном D G. raimondii примерно в 50 раз. [11] Они объявили, что пожертвуют свои необработанные прочтения общественности. Эти усилия по связям с общественностью дали 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 еще много тяжелой работы.
