В результате цитогенетических исследований установлено, что кариотипы различных видов рода Gossypium включают пять геномов: ABCDE . Все дикие виды Gossypium, кроме полинезийского G. tomentosum Nutt ex Seem, диплоиды (2n = 26). Культурные диплоидные виды G. herbaceum и G. arboreum имеют один и тот же геном А, различия по которому связаны с несколькими хромосомными транслокациями. Эти виды скрещиваются между собой, но в метафазе I обнаруживаются квадриваленты. Первое поколение жизнеспособно, но возникает очень много форм с женской и частично с мужской стерильностью. Поэтому в смешанных посевах между этими видами образуется мало естественных гибридов, и они сохраняют свою видовую обособленность. Искусственные скрещивания между этими видами не дают практически ценного материала. В то же время оба вида легко скрещиваются с африканским хлопчатником G. anomalum. В F1 у них образуется небольшое количество жизнеспособной пыльцы. Новосветские культурные виды G. hirsutum и G. barbadense, а также дикий вид с Гавайских островов G. tomentosum — полиплоиды. G. tomentosum, очевидно, автотетраплоид, возникший от не — редуцированных гамет. Первые два вида аллополиплоиды. Хромосомный набор у них состоит из генома А одного из старосветских видов и генома D какого-то дикорастущего вида Нового Света. В настоящее время большинство исследователей считает, что новосветские аллополиплоиды произошли в результате спонтанной гибридизации и последующего удвоения хромосом между G. herbaceum var. africanum и G. raimondii. Это предположение подтверждается цитологическими и феногенетическими данными. Но остается неясным, где и когда могло произойти скрещивание этих двух видов. Наиболее вероятно, что старосветский хлопчатник был занесен в Южную Америку в третичный период через Антарктиду. П. М. Жуковский считает, что вряд ли эти аллополиплоиды могли возникнуть порознь. Вероятнее всего, что после образования аллополиплоида-предка произошли хромосомные транслокации, затем предки современных аллополиплоидных видов разошлись географически.

Несмотря на большое число проводившихся исследований, наследование важнейших хозяйственно-полезных признаков у хлопчатника изучено совершенно недостаточно, потому что такие признаки имеют сложную полигенную природу и наследуются в большинстве случаев сопряженно. Поэтому использование гибридологического анализа для исследования генетической структуры изучаемых признаков очень затруднено.

Наследование опушения семян у G. hirsutum. Признак голосемянности не полностью доминирует над опушением и слабым опушением семян (опушение только на микропиле). У гибридов F1 от скрещивания голосемянных форм с опушенными чаще всего имеется лишь небольшой подпушек. В F2 наблюдается расщепление в отношении 3 части голосемянных: 1 часть опушенных или оно имеет более сложный характер. Предполагают, что в последнем случае опушение контролируется четырьмя генами.

У G. barbadense опушепие — признак рецессивный. Установлено, что гены, контролирующие голосемянность, обладают плейотропным действием и оказывают влияние на длину волокна, его выход и некоторые другие хозяйственно-полезные свойства. В связи с тем, что характер наследования голосемянности — опушенности физиологически и генетически очень сложен, сортов с абсолютно голыми семенами пока не создало и выведение их продолжает оставаться сложной задачей.