我国科研团队“图解”甘蔗基因组有望实现精准育种

  新华社福州2月6日电（记者邓倩倩）甘蔗是全球食用糖的主要来源，也是生物乙醇的重要原料作物，但长期以来其复杂的基因组结构是作物基因组学研究中的未解之谜。北京时间2月6日凌晨，国际顶级学术期刊《科学》在线发表福建农林大学联合广西大学等单位研究团队的最新研究论文，以多尺度图形泛基因组解析混合倍性物种甘蔗，首次提出并实现面向复杂倍性作物的图形泛基因组框架，为多倍体作物的精准解析与分子育种开辟全新范式。

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  论文通讯作者之一福建农林大学海峡联合研究院教授唐海宝介绍，与水稻、玉米等作物不同，现代栽培甘蔗是由不同祖先物种经过多轮杂交回交后形成的高度复杂多倍体。在很长一段时间里，学术界借助单一线性参考基因组来分析甘蔗遗传变异，这种方法不可避免地产生严重偏倚，大量真实变异无法被识别，制约甘蔗基础遗传研究与精准育种的推进。

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  如何为“难以描述”的甘蔗基因组建立精确的分析框架？这是摆在全球研究者面前的一道难题。

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  论文第一作者福建农林大学海峡联合研究院讲师黄育敏说，为突破这一瓶颈，研究团队率先提出并实现一套多倍体感知、多尺度图形泛基因组策略。此框架整合了9个高质量甘蔗参考基因组，涵盖47至57条单倍型路径和数十万个等位基因信息，这些海量而异质的遗传信息被编码进“图结构”的超级泛基因组中。结果显示，这一图形泛基因组可捕获约82%的甘蔗遗传多样性，而目前最优的单一线性参考基因组只能覆盖约34%。这意味着，大量曾被忽略的遗传信息，得以系统性“找回”。

  借助这一图谱资源，研究团队对417份不同倍性的甘蔗种质开展了系统的群体基因组学分析，重建甘蔗主要物种间的演化关系、遗传结构与渐渗模式，清晰展示从“图谱发现”到“功能验证”再到“育种靶点明确”的完整闭环。

  黄育敏说，为验证这一研究方法的通用性，研究团队将此框架推广至棉花、小麦、马铃薯等多种异源或同源多倍体作物，表明此方法不只是为甘蔗“量身定制”，更有望发展为复杂作物基因组学与分子育种的通用分析框架。

  唐海宝表示，基于图形泛基因组分析，研究与育种工作可以直接受益，包括高质量的分子标记开发、基因组选择精度提升，以及快速从野生近缘种中筛选出抗性或高糖等稀有等位基因。随着更多地区品种与野生种质资源的不断纳入，这一超级泛基因组资源也将持续“生长”，推动作物育种从经验驱动迈向真正的基因驱动与精准设计。