科技日报记者 韦秋莹 通讯员 张清 黎锦
2月6日，广西大学召开成果发布会，宣布其在甘蔗生物育种研究领域取得系列重要进展。其中，题为《多尺度泛基因组图谱赋能混合倍性甘蔗的基因组解析》的成果于当日在《科学》期刊发表，这标志着我国在甘蔗前沿基础研究领域持续保持国际领先地位。
据悉，该项研究由广西大学农学院、广西甘蔗生物育种实验室、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室的甘蔗生物育种研究团队主导，联合福建农林大学共同完成。
甘蔗是全球重要的糖料与能源作物，但其基因组因倍性高、染色体数量多、结构变异频繁等复杂特性，被称为“基因组迷宫”。长期以来，传统研究方法难以精准解析其遗传信息，制约了育种效率的提升。
“针对这一世界性难题，研究团队创新构建了‘多倍体感知的图泛基因组分析体系’，整合四个甘蔗种的九套基因组数据后，成功捕获约82%的遗传多样性，远超传统方法约34%的水平。”亚热带国重室主任、广西甘蔗生物育种实验室主任、广西大学农学院院长张积森介绍，这一成果不仅显著扩大了数据分析的覆盖范围，更为跨物种、跨倍性的基因组研究建立了一套统一且无偏差的分析框架。
在此基础上，研究团队进一步开发出名为“DosageGWAS”的新方法，专门用于解析多倍体作物中的基因剂量效应，大幅提升了性状相关基因位点的检测效能，成功定位了多个与糖分含量、株型等关键农艺性状相关的候选基因。尤为值得关注的是，研究人员通过CRISPR基因编辑技术验证了TB1基因是调控甘蔗分蘖的关键因子，为后续分子设计育种提供了明确的靶点。
多位院士与专家一致认为，该研究系统性突破了多倍体遗传解析的关键技术瓶颈，不仅为甘蔗，也为棉花、小麦等其他复杂多倍体基因组作物的“可设计育种”提供了通用技术路径，引领复杂作物育种迈入全新阶段。
这一科研成果如何从实验室走向田间地头？张积森介绍，研究团队正通过开发高密度甘蔗基因芯片加速这一转化进程。“最新研制的芯片标记密度已达100K，可在苗期完成精准筛选与抗病鉴定，大幅缩短育种周期、降低生产风险。这就像为甘蔗做‘产前检查’，提前预判育种风险，实现高效精准的基因组选择。”张积森说。
在品种培育领域，由广西大学联合华南农业大学、广西农业科学院共建的广西甘蔗生物育种实验室与亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室，已成功自主选育出桂柳05136、桂糖42号、中蔗9号等第四代甘蔗主栽品种。这些品种在2023/2024榨季的全国种植面积占比超70%，其中四个品种更被认定为“2025年度广西农业主导甘蔗品种”。仅2024年，该团队新增登记八个新品种，构建起“推广一代、培育一代、储备一代”的良性种业发展格局。
为推动全产业链智能化升级，在当天的发布会上，研究团队正式发布广西大学甘蔗智能育种大模型“西智蔗”。该模型以育种与田间管理协同为核心，构建了“推荐—监测—诊断—作业—评估”一体化智能流程，为甘蔗产业的数字化、智能化转型提供了坚实的技术支撑。
“下一步，团队将继续深化大数据与人工智能在育种领域的应用，加速育种进程。同时聚焦甘蔗作为高产生物质资源的潜力，探索将其打造为‘生物反应器’，开发高附加值产品，助力农业新质生产力发展。”张积森介绍，团队还将积极推进转基因育种技术与大数据平台的融合，进一步加快生物育种技术的创新步伐。
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