科技日报记者 王祝华
记者从中国热科院获悉，该院热带生物技术研究所、热带作物生物育种全国重点实验室甘蔗研究中心及其合作团队，在甘蔗基因组学研究领域取得突破性进展。团队自主研发三套全新分析算法，破解了多倍体甘蔗基因组解析、基因定位等行业核心难题，通过分层分步的群体遗传解析，完整还原甘蔗从野生草本植物的演化全过程，成功锁定调控甘蔗高糖积累的关键育种基因。相关成果27日在线发表于《自然》杂志。
甘蔗是我国核心糖料作物，支撑着国内80%以上的食糖供应。甘蔗属于复杂多倍体作物，具有基因组庞大、遗传背景复杂等特点，长期面临基因组解析难、优异基因定位难、育种靶点确定难三大技术瓶颈，严重制约了优质高产甘蔗新品种的培育。
针对多倍体基因组组装的技术痛点，团队创新研发出C—Phasing基因组组装、KMERIA全基因组关联分析、Allele—Express等位基因定量表达三套算法。团队结合多种技术、方法，实现复杂甘蔗基因组的精准组装，顺利完成经典优良品种POJ2878的高质量单倍型分型基因组组装，补齐了甘蔗基础研究的参考基因组短板。
科研团队前期完成了全球19个产区981份甘蔗种质材料的重测序工作，建成目前全球规模最大的甘蔗群体遗传资源库。数据分析发现，超过95%的现代甘蔗栽培品种均携带POJ2878的大片段基因组序列，证实多倍体作物性状改良的核心在于调控基因剂量平衡，而非简单的基因叠加。
同时，团队系统梳理出甘蔗完整演化脉络，将其发展历程划分为野生种自然选择、热带种人工驯化、栽培种优良化育种三个阶段，清晰阐明了抗逆、糖代谢等关键性状在不同演化阶段的遗传形成机理。
研究人员聚焦甘蔗储糖薄壁细胞，依托KMERIA算法精准锁定调控细胞发育的核心基因，为高糖甘蔗品种分子选育明确了关键靶点。中国热科院生物所甘蔗研究中心副研究员王俊刚表示，该成果落地应用前景广阔，仅以广西产区为例，甘蔗糖分每提升1个百分点，当地即可年增收20亿元，且无需额外增加生产成本。
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