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1月4日，廣西大學(xué)召開(kāi)重要成果發(fā)布會(huì)，宣布張積森研究團(tuán)隊(duì)成功破解了現(xiàn)代栽培甘蔗新品種——新臺(tái)糖22號(hào)（XTT22）的基因組密碼。這標(biāo)志著甘蔗育種研究步入了新的時(shí)代，隨著基因組學(xué)技術(shù)在甘蔗育種領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，未來(lái)有望培育出更多高產(chǎn)、高糖、抗病的甘蔗新品種。
該研究成果已于1月3日發(fā)表在《自然遺傳學(xué)》雜志上。
甘蔗基因組：從“天書(shū)”變“地圖”
作為基因組極為復(fù)雜的大宗作物之一，甘蔗基因組中既有高貴種的基因，又有細(xì)莖野生種的基因，加上其經(jīng)過(guò)多輪雜交培育，因而它的基因組堪稱(chēng)一部復(fù)雜的“天書(shū)”，給科研人員帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。
自2012年成立以來(lái)，廣西大學(xué)甘蔗生物育種科研團(tuán)隊(duì)一直致力于甘蔗生物育種領(lǐng)域的前沿基礎(chǔ)研究。此次研究的對(duì)象新臺(tái)糖22號(hào)（XTT22），是甘蔗界的“明星品種”，其種植面積曾連續(xù)15年占據(jù)我國(guó)甘蔗總面積的85%以上，且我國(guó)90%以上的第四代和第五代甘蔗品種，均由其作為親本培育而成?？梢哉f(shuō)，XTT22身上流淌著甘蔗家族的“高貴血脈”。
經(jīng)過(guò)數(shù)年不懈努力，廣西大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)?wèi){借自主研發(fā)的多倍體組裝算法，成功解析了新臺(tái)糖22號(hào)（XTT22）的基因組結(jié)構(gòu)，這是目前質(zhì)量最優(yōu)、遺傳背景最為復(fù)雜的現(xiàn)代栽培種甘蔗基因組圖譜。
▲發(fā)表在《自然遺傳學(xué)》上的XTT22單倍型基因組的基因組特征。
“這項(xiàng)研究就像是為甘蔗基因組繪制了一張?jiān)敱M的‘地圖’。過(guò)去，因?yàn)椤貓D’陳舊，我們只能大致確定方向；而現(xiàn)在，這張‘地圖’上的每條街道甚至每個(gè)房間都清晰可見(jiàn)。”亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任張積森如此闡述。
甘蔗育種：從“盲選”到“精準(zhǔn)定制”
這項(xiàng)研究成果的意義遠(yuǎn)不止于此。作為該領(lǐng)域的權(quán)威專(zhuān)家，中國(guó)科學(xué)院院士劉耀光評(píng)價(jià)道：“多倍體遺傳位點(diǎn)定位的成功實(shí)踐是該領(lǐng)域的重要突破。”中國(guó)工程院院士張獻(xiàn)龍也對(duì)該成果給予了高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為它引領(lǐng)了現(xiàn)代栽培種甘蔗育種研究進(jìn)入基因組學(xué)時(shí)代。
▲張積森介紹團(tuán)隊(duì)研究成果。南國(guó)早報(bào)全媒體記者 蔣曉梅攝
在此之前，甘蔗育種主要依賴(lài)傳統(tǒng)的雜交育種方法，育種家們只能憑借經(jīng)驗(yàn)選擇親本進(jìn)行雜交，然后觀(guān)察后代的表現(xiàn)。這種方法周期長(zhǎng)、效率低。
而現(xiàn)在，有了基因組學(xué)的加持，科學(xué)家們可以根據(jù)基因組“地圖”，精確地找到與甘蔗產(chǎn)量和糖度緊密相關(guān)的基因，并對(duì)其進(jìn)行改良和優(yōu)化。這樣一來(lái)，就能選育出更符合市場(chǎng)需求的新品種，使甘蔗的產(chǎn)量更高、糖度更甜。張積森預(yù)計(jì)，這一成果將為甘蔗育種周期節(jié)省至少兩年時(shí)間。
據(jù)了解，廣西大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些與甘蔗糖分性狀相關(guān)的關(guān)鍵位點(diǎn)，這些位點(diǎn)就像是甘蔗體內(nèi)的“糖分工廠(chǎng)”，通過(guò)編輯或培育這樣的位點(diǎn)，甘蔗就有可能產(chǎn)生更多的糖分。
甘蔗產(chǎn)業(yè)：從“傳統(tǒng)”邁向“現(xiàn)代”
在我國(guó)，90％的食糖來(lái)自甘蔗。而廣西是我國(guó)蔗糖主產(chǎn)區(qū)，全國(guó)每3勺糖，就有2勺來(lái)自廣西。傳統(tǒng)甘蔗種植受土地條件、氣候多變、病蟲(chóng)害頻發(fā)、機(jī)收率低以及種植成本上升等多重因素制約。
廣西大學(xué)的研究成果不僅使甘蔗育種更加精準(zhǔn)、高效，還為甘蔗產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展提供了有力的支撐。通過(guò)選育高產(chǎn)、高糖、抗病的甘蔗新品種，可以顯著提高甘蔗的產(chǎn)量和品質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)增收，提高農(nóng)民種植甘蔗的積極性。
▲廣西大學(xué)甘蔗生物育種研究團(tuán)隊(duì)。校方供圖
據(jù)了解，亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室甘蔗生物育種團(tuán)隊(duì)在品種選育方面，已取得顯著成績(jī)。他們自主選育的第四代甘蔗主栽品種桂柳05136和桂糖42號(hào)等，在2023、2024年榨季的種植面積占全國(guó)70%以上。
未來(lái)，這項(xiàng)研究還為甘蔗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了可能。通過(guò)深入了解甘蔗基因組的遺傳多樣性，育種家們可以培育出適應(yīng)不同環(huán)境和氣候條件的甘蔗品種。即使遭遇惡劣天氣或病蟲(chóng)害的侵襲，甘蔗的產(chǎn)量和品質(zhì)也能夠得到保障。
發(fā)布會(huì)后，張積森表示：“甘蔗基因組學(xué)的研究之路依然漫長(zhǎng)且充滿(mǎn)挑戰(zhàn)，我們正全力以赴地構(gòu)建泛基因組，為甘蔗生物育種提供更加堅(jiān)實(shí)的理論支撐?！?/span>
