研究成果概述 - 广西大学张积森教授团队在《科学》杂志发表重大成果，首次构建了甘蔗多尺度图泛基因组，攻克了复杂多倍体作物基因组遗传解析的世界级难题 [1] - 该成果相当于为甘蔗绘制了基因“立体地图”，为全球甘蔗育种安装了“高精度导航仪” [1] 研究背景与挑战 - 甘蔗是全球最重要的糖料和能源作物之一，但其基因组异常复杂 [3] - 现代栽培甘蔗是杂交育种产物，基因组混合了多套不同来源的染色体，结构杂乱、重复序列极多 [3] - 传统基于单一参考基因组的研究方法在此几乎“失效”，大量关键遗传信息长期未被识别 [3] 研究方法与创新 - 团队创新研究思路，抓住甘蔗“多倍体”本质特征，构建了全新的图泛基因组方案 [3] - 研究整合了包括野生种、祖先种和现代品种在内的9套高质量基因组，首次将不同来源、不同倍性的遗传信息统一到同一坐标体系 [3] - 构建的“立体地图”成功捕获了约82%的甘蔗基因组多样性，远超以往最好单一线性基因组约34%的覆盖度 [3] - 使绝大多数曾被忽略的自然变异首次变得明确，团队已成功定位多个甘蔗的关键基因 [3] 研究意义与评价 - 该研究系统解决了甘蔗遗传解析中“看不清、比不准、找不着”的三大难题 [5] - 中国科学院院士韩斌评价，该成果“彻底改写了人们对甘蔗基因组‘不可解’的传统认知” [5] - 为甘蔗及其他复杂多倍体作物的精准育种提供了全新路径 [5] - 国家糖料产业技术体系首席科学家张跃彬指出，这使甘蔗从“难题作物”一跃成为我国复杂多倍体经济作物基础研究的“领跑者” [5] 应用前景与产业影响 - 研究成果正从实验室走向田间，过去选育一个甘蔗新品种需要八到十年 [8] - 如今利用“基因导航”，在苗期就能通过基因芯片快速筛选出高产、高糖、抗病的优良单株，将经验盲选变为精准筛选，有望大幅缩短育种周期 [8] - 例如，控制甘蔗分蘖的基因SaTB1，用基因编辑技术“关闭”它后，甘蔗的“分叉”能力就能提升，从而提高产量 [8] - 未来，科学家可以像拼积木一样，根据不同的需求（如更甜、更抗倒伏、更适合机器收割），精准组合或改良不同的基因模块，培育出“量身定制”的新品种 [10]