全球首个甘蔗超级基因组图谱诞生

福建农林大学联合成果亮相《科学》啃下甘蔗基因组“最硬骨头”

全球首个甘蔗超级基因组图谱诞生

2月6日，福建农林大学联合广西大学等团队，在国际顶级期刊《科学》发表甘蔗基因组学研究重大成果。该研究首次为甘蔗这类“基因组结构复杂得难以描述”作物，创建了一套“超级地图”，系统性破解了其遗传解析难题，意味着全球首个甘蔗超级基因组图谱诞生，也标志着我国在复杂作物基因组研究领域取得引领性突破。

甘蔗支撑着全球约80%的食糖和重要生物能源，但它的基因组却是公认的“最硬骨头”。论文共同第一作者、福建农林大学青年教师黄育敏博士解释说，现代栽培甘蔗并非单一物种的后代，是由高贵种与割手密经过反复杂交，并由后代进一步混交形成，其染色体数量高达100条至130条，约是水稻的十几倍，且来源混杂、结构重排频繁。

长期以来，科学家只能依靠单一的“标准答案”（线性参考基因组）来比对分析，导致甘蔗大量真实的遗传变异信息被忽视或扭曲，严重阻碍了优良品种的选育。这片“基因组无人区”如何开拓，成了世界性课题。

由福建农林大学和广西大学联合组成的研究团队，创新性地提出了“多尺度图形泛基因组”策略，他们整合了包括野生种和栽培种在内的多个基因组，构建了一张遗传信息“超级地图”，在这张“超级地图”上，不同来源、不同特性的基因都能找到自己的位置，被公平对待。

这张“超级地图”囊括了海量遗传信息，能捕捉到约82%的甘蔗遗传多样性，而传统方法仅能覆盖约34%。基于此图，团队开发了能精准分析基因“剂量效应”的新方法，为揭示甘蔗产量、含糖量等复杂性状的遗传密码提供了前所未有的强大工具。

团队对数百份甘蔗材料进行分析，揭示了甘蔗家族的演化关系。特别重要的是，他们发现了一个与分蘖（直接影响株数和产量）相关的关键基因SaTB1。通过基因编辑技术验证，敲除该基因后，甘蔗分蘖更多更早，产量提升。“这清晰地展示了一条从图谱发现到田间验证的完整路径。”论文通讯作者、广西大学教授张积森表示。

研究还定位了与含糖量、株型紧密相关的基因，解读了人类在驯化过程中对“甜度”的选择痕迹。更值得期待的是，这套方法已成功应用于棉花、小麦等其他复杂基因组作物，显示出成为通用分析范式的潜力。

据悉，这是我国糖料作物领域首次在《科学》《自然》《细胞》这三大国际顶级学术期刊的主刊上发表研究论文。（记者 梁凯鸿）