福建農林大學發表NatureGenetics全球首次破譯甘蔗基因組

　　 甘蔗是基因組最為復雜的作物之一。根據全國糖業信息中心最新數據，2018/19年度全國種植甘蔗128萬公頃，產量為7700萬公噸，農業直接年產值約385億人民幣。由于甘蔗經濟價值重大，近十多年來，國際上很多國家都在積極開展甘蔗基因組的研究，如巴西、法國、泰國，但由于受復雜的大基因組、高多倍體以及同源異源雜交品種等因素限制，均未獲得突破性進展。

　　來自福建農林大學的一組研究人員發表了題為“Allele-defined genome of the autopolyploid sugarcane Saccharum spontaneum L.”的文章，在全球首次公布甘蔗基因組，攻克同源多倍體基因組拼接組裝的世界級技術難題，率先破譯甘蔗割手密種基因組，同時還解析了甘蔗割手密種的系列生物學問題，特別是揭示了甘蔗屬割手密種的基因組演化、抗逆性、高糖以及自然群體演化的遺傳學基礎。

　　這一研究成果公布在10月8日的Nature Genetics雜志上。由福建農林大學明瑞光教授團隊完成。這是第二個以中國人為主破譯的大宗農作物基因組，是全球第一個組裝到染色體水平的同源多倍體基因組，標志著全球農作物基礎生物學研究取得重大突破，奠定了我國在甘蔗研究領域的國際領先地位。

　　在這篇文章中，研究人員攻克了同源多倍體基因組拼接組裝的世界級技術難題，率先破譯甘蔗割手密種基因組，同時還解析了甘蔗割手密種的系列生物學問題，特別是揭示了甘蔗屬割手密種的基因組演化、抗逆性、高糖以及自然群體演化的遺傳學基礎。

　　甘蔗野生種“割手密”為現代栽培雜交種提供了病蟲害和逆境的抗性基因，約占了甘蔗雜交種基因組的15%。應用目前最先進的第三代測序技術加上物理圖譜，將甘蔗野生種“割手密”四倍體基因組被組裝到了32條染色體上，其染色體基數比親緣關系較近的高粱和玉米少了兩條，為8條。通過基因組內部比較分析，證實了野生種“割手密”是同源多倍體，并且發生了兩次間隔較短的全基因組復制事件。同源多倍體基因組拼接組裝是世界性難題，項目組發明的新算法填補了這項空白。

　　甘蔗野生種“割手密”種基因組破譯是甘蔗基礎生物學研究的一個里程碑。在此基礎上，揭示了野生種“割手密”種的基因組演化、抗逆性來源、高糖以及自然群體演化的遺傳學基礎，這些研究將促進甘蔗分子生物學的快速進展，使甘蔗實施分子育種策略成為可能，從而加快甘蔗品種改良和產業發展。

　　這些研究不僅將促進甘蔗分子生物學的快速進展，更由于甘蔗是發現C4光合作用途徑和研究同源多倍體遺傳的模式植物，對人類深化同源多倍體植物研究，具有十分重要的科學意義。