解碼“甜蜜地圖” 廣西團(tuán)隊(duì)繪就全球最精密甘蔗基因組圖譜

立冬時(shí)分，扶綏縣渠黎鎮(zhèn)廣西大學(xué)農(nóng)科新城甘蔗示范區(qū)內(nèi)，連片的青紗帳沐浴著金色暖陽，挺拔的甘蔗迎風(fēng)搖曳。

示范區(qū)里，甘蔗新品種“桂柳1541”茁壯成長�！斑@一品種的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)等指標(biāo)都達(dá)到了預(yù)期，多虧了那張‘甜蜜地圖’。有了它，我們才能更精細(xì)精準(zhǔn)地評估品種的遺傳背景�！睆V西大學(xué)農(nóng)學(xué)院院長、甘蔗學(xué)科帶頭人張積森說。

視頻攝制：廣西云-廣西日報(bào)記者顧醒航 付瑋燁 實(shí)習(xí)生王思 通訊員黃海珠 楊雨豪

這份“甜蜜地圖”，是張積森帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)繪制的現(xiàn)代栽培種甘蔗“新臺(tái)糖22號(hào)”的復(fù)雜基因組結(jié)構(gòu)圖譜。該成果于今年1月發(fā)表在世界遺傳學(xué)頂級(jí)期刊《自然遺傳學(xué)》上，被學(xué)界評價(jià)為“組裝出了迄今為止最高質(zhì)量的異源同源非整倍體超復(fù)雜現(xiàn)代栽培甘蔗完整基因組”。

作為全國最大的甘蔗產(chǎn)區(qū)、蔗糖生產(chǎn)基地，廣西是保障我國食糖安全的核心陣地。“有了這張‘地圖’，我們就能更好地培育、推廣甘蔗良種，把中國的‘糖罐子’端得更穩(wěn)、更牢！”張積森的話語里滿是自豪。

這張“地圖”，有何奧秘？

張積森解釋，過去科研人員選育甘蔗品種，全靠經(jīng)驗(yàn)摸索：先篩選親本雜交，再等待后代生長，觀察性狀，不僅效率低，耗時(shí)還特別長。而我國90%以上的第四代、第五代甘蔗主栽品種，均以“新臺(tái)糖22號(hào)”為親本培育而來。有了它的基因“地圖”，科研人員就能更清晰地定位抗病、抗旱、高糖等關(guān)鍵基因。

繪制這張“地圖”，曾是困擾全球科研同行數(shù)十年的難題。

張積森帶著團(tuán)隊(duì)成員在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。廣西云-廣西日報(bào)記者付瑋燁 顧醒航 攝

甘蔗有著100多年的雜交育種歷史，是基因組最為復(fù)雜的大宗作物之一�！叭擞�46條染色體，而甘蔗有100多條，每一條上都有成千上萬個(gè)基因，解析難度很大�！睆埛e森打了一個(gè)比方：“如果說，繪制水稻的基因圖譜，難度就像為一座小城畫地圖，那么，繪制甘蔗的基因圖譜，就像是為一座百萬人口的大城市，繪制一幅包含地下管網(wǎng)、地面交通和空中航道的3D立體地圖�！�

自20世紀(jì)90年代起，巴西、法國、美國、澳大利亞等國就已在甘蔗基因組測序領(lǐng)域展開攻關(guān)。雖然我國甘蔗全基因組研究起步較晚，但目前進(jìn)展最快，張積森團(tuán)隊(duì)正是其中的佼佼者。

這一成果的取得，除了憑借團(tuán)隊(duì)在甘蔗基因研究領(lǐng)域的長期積累，更得益于他們在超復(fù)雜基因組高質(zhì)量組裝及組裝輔助策略上的方法學(xué)創(chuàng)新。團(tuán)隊(duì)先通過頻譜分析結(jié)合細(xì)胞遺傳學(xué)證據(jù)，將甘蔗高度相似的基因組區(qū)分、拆分，再分別進(jìn)行高精度拼裝、錨定、定向與整合，最終繪就了這幅“甜蜜地圖”。

多年來，張積森團(tuán)隊(duì)一邊在實(shí)驗(yàn)室中完善圖譜，一邊同步將研究所得應(yīng)用到育種實(shí)踐中，不僅為“桂柳1541”的育種提供了便利，更為后續(xù)培育更多優(yōu)良甘蔗新品種提供更精準(zhǔn)的科學(xué)指導(dǎo)。

位于廣西崇左的一片片蔗海，綠浪翻涌。龍宣 攝

如今，“桂柳1541”已在全區(qū)推廣種植，其產(chǎn)量、宿根性、蔗莖品質(zhì)等均表現(xiàn)優(yōu)異。參與該品種選育的專家盧文祥，也因此榮膺2025年“八桂楷�！�。

人工智能正為甘蔗科研注入更強(qiáng)動(dòng)力。在廣西大學(xué)亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，研究人員介紹，今年2月該校自主研發(fā)了一套智慧農(nóng)業(yè)大語言模型平臺(tái)，整合了260多萬篇生物學(xué)與農(nóng)學(xué)論文，既能協(xié)助科研人員精準(zhǔn)檢索文獻(xiàn)、梳理科研思路，還能輔助處理基因測序結(jié)果，為后續(xù)甘蔗等作物的精準(zhǔn)育種提供了重要支撐。

張積森介紹，目前團(tuán)隊(duì)充分利用人工智能等技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化多倍體的遺傳分析算法，要將這幅“甜蜜地圖”描繪得更細(xì)、更準(zhǔn)。

“現(xiàn)在臨近甘蔗收獲的季節(jié)，你看它們長得多漂亮，又粗又直�！蹦荷珴u濃，張積森的語氣充滿了喜悅。風(fēng)吹蔗林沙沙作響，這正是“甜蜜地圖”的豐收序曲。

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