https://app-h5.ngzb.com.cn/shareArticle?news_id=1082908762
2月6日，由廣西大學(xué)張積森教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》雜志發(fā)表重大成果，首次構(gòu)建甘蔗多尺度圖泛基因組，攻克了這一復(fù)雜多倍體作物基因組遺傳解析的世界級(jí)難題。這項(xiàng)突破相當(dāng)于為甘蔗繪制了基因“立體地圖”，為全球甘蔗育種安裝了“高精度導(dǎo)航儀”。
張積森團(tuán)隊(duì)代表與參會(huì)專(zhuān)家、學(xué)者合影。
甘蔗作為全球最重要的糖料和能源作物之一，其基因組卻異常復(fù)雜。現(xiàn)代栽培甘蔗是百年來(lái)雜交育種的產(chǎn)物，基因組混合了多套不同來(lái)源的染色體，結(jié)構(gòu)雜亂、重復(fù)序列極多，傳統(tǒng)基于單一參考基因組的研究方法在此幾乎“失效”，如同用平面地圖描繪立體都市，大量關(guān)鍵遺傳信息長(zhǎng)期“藏在深閨無(wú)人識(shí)”。
面對(duì)挑戰(zhàn)，張積森團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研究思路，抓住甘蔗“多倍體”本質(zhì)特征，構(gòu)建了全新的圖泛基因組方案。團(tuán)隊(duì)研究整合了包括野生種、祖先種和現(xiàn)代品種在內(nèi)的9套高質(zhì)量基因組，首次將不同來(lái)源、不同倍性的遺傳信息統(tǒng)一到同一坐標(biāo)體系下。這張“立體地圖”成功捕獲了約82%的甘蔗基因組多樣性，遠(yuǎn)超以往最好單一線(xiàn)性基因組約34%的覆蓋度，使絕大多數(shù)曾被忽略的自然變異首次變得明確，團(tuán)隊(duì)已成功定位多個(gè)甘蔗的關(guān)鍵基因。
張積森分享。
這項(xiàng)研究系統(tǒng)解決了甘蔗遺傳解析中“看不清、比不準(zhǔn)、找不著”的三大難題，中國(guó)科學(xué)院院士韓斌評(píng)價(jià)，該成果“徹底改寫(xiě)了人們對(duì)甘蔗基因組‘不可解’的傳統(tǒng)認(rèn)知”，為甘蔗及其他復(fù)雜多倍體作物的精準(zhǔn)育種提供了全新路徑。國(guó)家糖料產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家張躍彬指出，這使甘蔗從“難題作物”一躍成為我國(guó)復(fù)雜多倍體經(jīng)濟(jì)作物基礎(chǔ)研究的“領(lǐng)跑者”。
韓斌（左一）接受采訪(fǎng)。
這項(xiàng)研究成果正從實(shí)驗(yàn)室走向田間。廣西團(tuán)隊(duì)成員、廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授張清介紹，過(guò)去選育一個(gè)甘蔗新品種需要八到十年，如今利用“基因?qū)Ш健?，在苗期就能通過(guò)基因芯片快速篩選出高產(chǎn)、高糖、抗病的優(yōu)良單株，將經(jīng)驗(yàn)盲選變?yōu)榫珳?zhǔn)篩選，有望大幅縮短育種周期。比如，一個(gè)叫SaTB1的基因，就像控制甘蔗分蘗的總開(kāi)關(guān)。用最新的基因編輯技術(shù)“關(guān)閉”它后，甘蔗的“分叉”能力就能提升，也就能提高甘蔗的產(chǎn)量。
會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)。
未來(lái)，科學(xué)家可以像拼積木一樣，根據(jù)不同的需求（比如需要更甜的、更抗倒伏的、更適合機(jī)器收割的），精準(zhǔn)組合或改良不同的基因模塊，培育出“量身定制”的新品種。
