福建農林大學聯合成果亮相《科學》啃下甘蔗基因組“最硬骨頭”

全球首個甘蔗超級基因組圖譜誕生

2月6日，福建農林大學聯合廣西大學等團隊，在國際頂級期刊《科學》發表甘蔗基因組學研究重大成果。該研究首次為甘蔗這類“基因組結構復雜得難以描述”作物，創建了一套“超級地圖”，系統性破解了其遺傳解析難題，意味著全球首個甘蔗超級基因組圖譜誕生，也標志著我國在復雜作物基因組研究領域取得引領性突破。

甘蔗支撐著全球約80%的食糖和重要生物能源，但它的基因組卻是公認的“最硬骨頭”。論文共同第一作者、福建農林大學青年教師黃育敏博士解釋說，現代栽培甘蔗并非單一物種的后代，是由高貴種與割手密經過反復雜交，并由后代進一步混交形成，其染色體數量高達100條至130條，約是水稻的十幾倍，且來源混雜、結構重排頻繁。

長期以來，科學家只能依靠單一的“標準答案”（線性參考基因組）來比對分析，導致甘蔗大量真實的遺傳變異信息被忽視或扭曲，嚴重阻礙了優良品種的選育。這片“基因組無人區”如何開拓，成了世界性課題。

由福建農林大學和廣西大學聯合組成的研究團隊，創新性地提出了“多尺度圖形泛基因組”策略，他們整合了包括野生種和栽培種在內的多個基因組，構建了一張遺傳信息“超級地圖”，在這張“超級地圖”上，不同來源、不同特性的基因都能找到自己的位置，被公平對待。

這張“超級地圖”囊括了海量遺傳信息，能捕捉到約82%的甘蔗遺傳多樣性，而傳統方法僅能覆蓋約34%。基于此圖，團隊開發了能精準分析基因“劑量效應”的新方法，為揭示甘蔗產量、含糖量等復雜性狀的遺傳密碼提供了前所未有的強大工具。

團隊對數百份甘蔗材料進行分析，揭示了甘蔗家族的演化關系。特別重要的是，他們發現了一個與分蘗（直接影響株數和產量）相關的關鍵基因SaTB1。通過基因編輯技術驗證，敲除該基因后，甘蔗分蘗更多更早，產量提升。“這清晰地展示了一條從圖譜發現到田間驗證的完整路徑。”論文通訊作者、廣西大學教授張積森表示。

研究還定位了與含糖量、株型緊密相關的基因，解讀了人類在馴化過程中對“甜度”的選擇痕跡。更值得期待的是，這套方法已成功應用于棉花、小麥等其他復雜基因組作物，顯示出成為通用分析范式的潛力。

據悉，這是我國糖料作物領域首次在《科學》《自然》《細胞》這三大國際頂級學術期刊的主刊上發表研究論文。（記者 梁凱鴻）