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記者從中國熱科院獲悉，該院熱帶生物技術研究所、熱帶作物生物育種全國重點實驗室甘蔗研究中心及其合作團隊，在甘蔗基因組學研究領域取得突破性進展。團隊自主研發(fā)三套全新分析算法，破解了多倍體甘蔗基因組解析、基因定位等行業(yè)核心難題，通過分層分步的群體遺傳解析，完整還原甘蔗從野生草本植物的演化全過程，成功鎖定調控甘蔗高糖積累的關鍵育種基因。相關成果27日在線發(fā)表于《自然》雜志。

甘蔗是我國核心糖料作物，支撐著國內80%以上的食糖供應。甘蔗屬于復雜多倍體作物，具有基因組龐大、遺傳背景復雜等特點，長期面臨基因組解析難、優(yōu)異基因定位難、育種靶點確定難三大技術瓶頸，嚴重制約了優(yōu)質高產甘蔗新品種的培育。

針對多倍體基因組組裝的技術痛點，團隊創(chuàng)新研發(fā)出C—Phasing基因組組裝、KMERIA全基因組關聯(lián)分析、Allele—Express等位基因定量表達三套算法。團隊結合多種技術、方法，實現(xiàn)復雜甘蔗基因組的精準組裝，順利完成經典優(yōu)良品種POJ2878的高質量單倍型分型基因組組裝，補齊了甘蔗基礎研究的參考基因組短板。

科研團隊前期完成了全球19個產區(qū)981份甘蔗種質材料的重測序工作，建成目前全球規(guī)模最大的甘蔗群體遺傳資源庫。數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，超過95%的現(xiàn)代甘蔗栽培品種均攜帶POJ2878的大片段基因組序列，證實多倍體作物性狀改良的核心在于調控基因劑量平衡，而非簡單的基因疊加。

同時，團隊系統(tǒng)梳理出甘蔗完整演化脈絡，將其發(fā)展歷程劃分為野生種自然選擇、熱帶種人工馴化、栽培種優(yōu)良化育種三個階段，清晰闡明了抗逆、糖代謝等關鍵性狀在不同演化階段的遺傳形成機理。

研究人員聚焦甘蔗儲糖薄壁細胞，依托KMERIA算法精準鎖定調控細胞發(fā)育的核心基因，為高糖甘蔗品種分子選育明確了關鍵靶點。中國熱科院生物所甘蔗研究中心副研究員王俊剛表示，該成果落地應用前景廣闊，僅以廣西產區(qū)為例，甘蔗糖分每提升1個百分點，當?shù)丶纯赡暝鍪?0億元，且無需額外增加生產成本。