图、文/伟德国际victor1946

 北京时间2026年2月6日，伟德国际victor1946、广西甘蔗生物育种实验室、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室张积森教授团队牵头，联合福建农林大学等单位，在国际顶级学术期刊《科学》（Science）在线发表题为《Multiscale pangenome graphs empower the genomic dissection of mixed-ploidy sugarcane species》的研究论文（Research Article）。该研究首次提出并实现了多倍体感知的多尺度（基因组—基因—蛋白）图形泛基因组（graph pangenome）分析框架，为复杂多倍体作物的遗传解析与分子育种提供了关键技术突破，具有重要的科学意义和产业应用价值。这一成果是张积森团队围绕甘蔗生物育种为主线，以甘蔗基因组—种质资源演化—多倍体遗传—重大育种价值基因挖掘为研究链条，继2018年（Zhang et al., Nature Genetics）、2022年（Zhang et al., Nature Genetics）、2023年（Wang et al., Nature Plants）、2025年（Zhang et al., Nature Genetics）等一系列系统代表性成果之后，在该领域取得的又一重大进展。

 甘蔗（Saccharum spp.）是全球重要的糖料和能源作物，提供了世界约 80% 的食糖和 40% 的乙醇，被认为是最具发展潜力的可再生能源作物之一。广西是我国最大的甘蔗主产区。随着食糖需求持续增长，预计到 2030 年我国食糖供需缺口将达到约 1300 万吨，甘蔗产业的可持续发展对保障国家食糖安全具有重要意义。

甘蔗复杂多倍体图泛基因组策略提升育种关键基因挖掘

现代栽培甘蔗品种源于高糖的热带种甘蔗与高抗逆的野生甘蔗在百余年前的杂交回交，其基因组呈现倍性高、染色体数量多、结构变异频繁和重复序列高度富集等极端复杂特征。这使得传统单一线性参考基因组难以准确解析甘蔗的遗传结构和等位剂量信息，测序数据在分析过程中普遍存在比对困难和信息丢失。研究表明，传统“单一线性基因组”范式已难以满足甘蔗等复杂多倍体作物的研究需求，亟需建立新的基因组参考和分析体系。

为了应对这一挑战，研究团队在前期成功构建现代栽培甘蔗超复杂基因组以及甘蔗近缘种滇蔗茅无缺口高质量基因组的基础上，突破传统单一参考基因组分析范式，创新建立了多倍体感知的图泛基因组分析体系，整合了 4 个甘蔗物种的 9 套基因组，捕获约 82% 的遗传多样性，显著高于单一参考基因组约 34% 的覆盖水平。这一策略带来的改变，并不仅限于数据覆盖率的提升，更为跨种群、跨倍性的基因组学解析建立了统一而无偏的分析框架。

 研究团队进一步提出 DosageGWAS 方法，作为解析多倍体中剂量效应的新策略，与传统线性方法相比，在遗传力估计与性状位点检出能力等方面均表现出明显优势，成功定位多个与糖分、叶夹角性状密切相关的候选基因，系统解析了糖分代谢等重要农艺性状的遗传基础。高粱族跨物种比较揭示了甘蔗与高粱在碳水化合物代谢与激素响应通路上的趋同选择现象。通过 CRISPR 功能验证，明确 TB1为甘蔗分蘖的关键功能基因，高效敲除系表现出显著更多分蘖、提前分蘖启动并伴随产量提升。清晰展示了从“图谱发现”到“功能验证”再到“育种靶点明确”的完整闭环。

 该研究以伟德国际victor1946为核心通讯单位和共同第一作者单位，标志着我国在甘蔗图泛基因组与多倍体遗传解析领域取得重大突破。研究成果系统突破了多倍体遗传解析的关键技术瓶颈，精准定位了分蘖、糖分等一批重要农艺性状相关基因及其调控元件，并已直接服务于甘蔗高糖、高产分子育种实践。在百余份材料中完成糖分性状关联分析，在遗传多样性捕获、关键性状定位和育种靶标挖掘等方面取得显著成效，为多倍体作物分子设计育种提供了核心技术支撑，应用前景广阔。

 本研究得到国家重点研发计划、广西科技重大专项、广西重点研发计划、国家自然科学基金等多个项目的联合资助。

一审一校：杨艳琼

二审二校：苏锦春

三审三校：欧阳雄姣