解析异源四倍体棉花亚基因组对纤维发育和品质调控机制；
阐释亚基因组同源基因用于纤维品质改良的潜力；
创新多倍体性状优势形成的调控理论和育种理念……
10月16日，我校棉花团队的最新研究成果刊发在《自然-遗传学》上。这是王茂军教授和团队的科研成果第四次登上该期刊，个中探索有艰辛、有曲折、更有幸福……
“一次灵魂叩问”
故事源自2013年夏天的一个傍晚。
“晚饭刚过，张老师把我叫到办公室，对我提出了一个‘灵魂之问’。”王茂军讲述到，“他问我，棉花是个异源四倍体，两个不同的亚基因组怎么调控纤维发育与品质形成呢？”
正当王茂军快速“搜索”大脑中的相关知识时，张老师又开始发问：“世界上有没有研究先例？”“有没有相关文献？”“我们能不能做？”
王茂军口中的“张老师”即张献龙教授——他的导师和棉花团队带头人。此时的王茂军在张老师的指导下刚刚完成从硕士到博士研究生的角色转变。
张献龙教授、王茂军教授和涂礼莉教授合影
他们对问题的提出，是基于解决“国家的优质棉短缺”的宏伟愿景。为了深究这个问题，王茂军开始深耕棉花基因组学。
“其实，那时我们的基础非常薄弱。”王茂军道，“薄弱到什么地步呢？我们连棉花亚基因组是什么样子都不知道，都没有完整的四倍体棉花基因组。所以我们迈出了第一步，组装异源四倍体棉花——海岛棉的基因组。”
那时候，基因组学研究领域已是一片“红海”，国内外的研究者都看到了该领域的研究价值，每个月都有关于新的基因组的研究被发表。面对薄弱的生物信息基础和严峻的竞争形势，张老师鼓励他不能退缩。他向同领域学者请教问题、与课题组成员讨论进展、从早上7点到晚上12点，奋力追赶基因组学研究的前沿。
王茂军在查看实验棉苗
2015年，海岛棉基因组草图组装完成，他们观测到At亚基因组与Dt亚基因组上，参与纤维素合成的关键基因在纤维发育不同时期出现差异表达。基于此，提出了“亚基因组合作调控纤维发育的接力模型”。
“在当时的我们看来这个东西已经很好了。”张老师说，“可是，由于我们的基因组研究在全世界起步较晚，没有产生较大的影响力。但第一关已经迈过去了，后面要解决更深层次的问题。”
“‘博观’才能‘约取’”
马不停蹄，同年7月，王茂军开始了新一轮的研究。
王茂军在新的课题中持续汲取新的知识、锻炼自己的分析技巧。高强度的学习工作并不使他疲惫，新的事物、新的认知反而让他越发兴奋。
厚积而薄发、博观而约取，他们在棉花基因组学研究的天地中苦苦求索。
王茂军与团队成员探讨实验设计
——他们尝试从陆地棉野生种寻找答案。与陆地棉野生种棕黄而短的纤维不同，陆地棉驯化种具有白色的长纤维。从棕黄色的短纤维到白色的长纤维，陆地棉到底经历了什么？
2017年，相关研究成果在《自然-遗传学》上发表。研究结果表明，在5000多年的驯化历程中，驯化选择信号在陆地棉的两个亚基因组的不对称积累，影响了优质纤维的形成。
——他们尝试从海岛棉寻找答案。用海岛棉改良陆地棉，是否有望得到产量高、品质好的理想的棉花？团队成员对此深信不疑。
2019年，相关研究成果再次发表在《自然-遗传学》杂志上。这一次，他们找到了控制海岛棉特优纤维品质的相关遗传位点和基因。
——他们尝试从陆地棉、海岛棉的祖先身上寻找答案。棉属广泛分布于美洲、亚洲、非洲、澳洲，不同棉种植株差异明显。在长期的驯化与育种选择中，栽培棉花的遗传多态性逐渐降低，亟需从野生棉中找寻未被利用的优异基因。
团队成员正在做棉花实验（受访者 供图）
2022年，相关研究成果第三次发表在《自然-遗传学》上，这一次，他们破解了纤维起源与演化的遗传基础。
“两横一竖——干”
三篇文章的发表，让团队信心大增，他们决定一举攻破2013年的“灵魂之问”。
“根据我们长时间的研究，我们确定四倍体棉花两个不同起源的亚基因组，是它在育种上天然的优势。”王老师道，“如果能用好这两个亚基因组，棉花纤维的品质一定会更上一层楼。”
科研就是“两横一竖——干”！团队立马制订了详细的研究计划。为了讲好这个故事，马益赞博士从全世界收集的棉花材料中精心挑选了400份种质。2019年7月，由涂礼莉老师带队，一行13人浩浩荡荡驻扎进了黄冈基地，进行了田间试验和样品收集。同时，在室内开展基因敲除实验验证……
师生在实验间歇合影（受访者 供图）
2021年4月，项目正式进入数据分析阶段。为了挽回2020年春耽误的时间，团队开始了三天一讨论的“魔鬼”训练。
“刚开始真的不理解，就算生信分析的周期比做实验快很多，3天我们能拿出什么进展？”博士生刘振平回忆，“有时候连续几个3天拿不出有用的进展，对自己会有些失望。”
“那时就对自己产生了怀疑，觉得自己没有这个能力”，博士生尤佳琦说，“后来明白王老师是在推着我们、拉着我们往前跑，带着我们跨过一道道科研路上的坎。”
数据规律可以，展示方式还能优化；展示方式可以，颜色搭配不好看；颜色搭配可以了，文字描述还能改进。王茂军老师在每一处细节上都用工匠精神去精益求精。博士生戚正阳说：“无论聚餐、开会还是出差，我们都离不开课题讨论。”
“我明白科研的道路上总是有很多挫折，我也经历过。”王茂军说，“做科研是件幸福的事情，我希望我的学生都能体会到。”
尤佳琦说：“为排解科研压力，王老师经常向我们分享一些历史故事。虽然工作很辛苦，每个人都充满斗志和干劲儿。”除了实验室组会上增加的“组会一刻”——分享近期在理论学习、文体活动等方面的习得和体悟，他还带领我们前往红安县缅怀革命先烈等实践活动，促进了实验室成员交流交心、健康成长。
学术探讨交流
2019年在黄冈播下的种子，终于在2023年开花结果。10月16日，NG文章上线，实验室的师生为之一振……
“为棉农增添福祉”
大鱼前导，小鱼丛游。
回顾过去的十年，团队围绕着棉花亚基因组的表达分析、遗传解析与育种利用，至少两代人得到了锻炼与成长。
在张老师的指导下，王茂军从心系棉花的莘莘学子成长为独当一面的青年科研人员。在王老师的指导下，尤佳琦、刘振平、戚正阳等从跟在师兄师姐背后的小师弟小师妹，成长为值得依靠、信赖的师兄师姐。
分析实验记录（受访者 供图）
值得一提的是，尤佳琦、刘振平两位同学的本科班主任正是张老师，副班主任是涂老师，他们大三的时候又以“硕彦计划”进入了王老师的实验室。这样的师承，在实验室是一段佳话。
经过10年不懈探索，团队师生深深地感受到做科研是一件既辛苦又幸福的事情，接下来他们要把论文变成性状应用和生产实践。
“我们当前提出的通过优化亚基因组同源基因表达来改良纤维品质的构想，算是对十年前张老师的问题做出了初步的回答。”王茂军说，“它是我们在多倍体物种中开展育种应用，改良性状的一把金钥匙。未来我们将继续打磨这把钥匙，进一步推动基因组设计育种，育成优质高产的棉花品种。”
张老师也补充道：“我们已经做了很多基础研究、很多理论研究，打下了很好的基础。但是最终，研究应该落脚在品种改良上，要开发育种新技术，并育成更好的品种，为棉农增添福祉。”
团队师生共同讨论交流（本文图片除标注外由记者 川竹 摄）
为了实现这一目标，他们将继续下一场奔赴……
（本文作者系校新闻中心记者 川竹 审核人 吴义生）
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