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2月6日，廣西大學(xué)召開(kāi)成果發(fā)布會(huì)，宣布其在甘蔗生物育種研究領(lǐng)域取得系列重要進(jìn)展。其中，題為《多尺度泛基因組圖譜賦能混合倍性甘蔗的基因組解析》的成果于當(dāng)日在《科學(xué)》期刊發(fā)表，這標(biāo)志著我國(guó)在甘蔗前沿基礎(chǔ)研究領(lǐng)域持續(xù)保持國(guó)際領(lǐng)先地位。
據(jù)悉，該項(xiàng)研究由廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院、廣西甘蔗生物育種實(shí)驗(yàn)室、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)室的甘蔗生物育種研究團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)，聯(lián)合福建農(nóng)林大學(xué)共同完成。
甘蔗是全球重要的糖料與能源作物，但其基因組因倍性高、染色體數(shù)量多、結(jié)構(gòu)變異頻繁等復(fù)雜特性，被稱(chēng)為“基因組迷宮”。長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)研究方法難以精準(zhǔn)解析其遺傳信息，制約了育種效率的提升。
“針對(duì)這一世界性難題，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新構(gòu)建了‘多倍體感知的圖泛基因組分析體系’，整合四個(gè)甘蔗種的九套基因組數(shù)據(jù)后，成功捕獲約82%的遺傳多樣性，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)方法約34%的水平?！眮啛釒?guó)重室主任、廣西甘蔗生物育種實(shí)驗(yàn)室主任、廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院院長(zhǎng)張積森介紹，這一成果不僅顯著擴(kuò)大了數(shù)據(jù)分析的覆蓋范圍，更為跨物種、跨倍性的基因組研究建立了一套統(tǒng)一且無(wú)偏差的分析框架。
在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出名為“DosageGWAS”的新方法，專(zhuān)門(mén)用于解析多倍體作物中的基因劑量效應(yīng)，大幅提升了性狀相關(guān)基因位點(diǎn)的檢測(cè)效能，成功定位了多個(gè)與糖分含量、株型等關(guān)鍵農(nóng)藝性狀相關(guān)的候選基因。尤為值得關(guān)注的是，研究人員通過(guò)CRISPR基因編輯技術(shù)驗(yàn)證了TB1基因是調(diào)控甘蔗分蘗的關(guān)鍵因子，為后續(xù)分子設(shè)計(jì)育種提供了明確的靶點(diǎn)。
多位院士與專(zhuān)家一致認(rèn)為，該研究系統(tǒng)性突破了多倍體遺傳解析的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，不僅為甘蔗，也為棉花、小麥等其他復(fù)雜多倍體基因組作物的“可設(shè)計(jì)育種”提供了通用技術(shù)路徑，引領(lǐng)復(fù)雜作物育種邁入全新階段。
這一科研成果如何從實(shí)驗(yàn)室走向田間地頭？張積森介紹，研究團(tuán)隊(duì)正通過(guò)開(kāi)發(fā)高密度甘蔗基因芯片加速這一轉(zhuǎn)化進(jìn)程。“最新研制的芯片標(biāo)記密度已達(dá)100K，可在苗期完成精準(zhǔn)篩選與抗病鑒定，大幅縮短育種周期、降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。這就像為甘蔗做‘產(chǎn)前檢查’，提前預(yù)判育種風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)高效精準(zhǔn)的基因組選擇?！睆埛e森說(shuō)。
在品種培育領(lǐng)域，由廣西大學(xué)聯(lián)合華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院共建的廣西甘蔗生物育種實(shí)驗(yàn)室與亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，已成功自主選育出桂柳05136、桂糖42號(hào)、中蔗9號(hào)等第四代甘蔗主栽品種。這些品種在2023/2024榨季的全國(guó)種植面積占比超70%，其中四個(gè)品種更被認(rèn)定為“2025年度廣西農(nóng)業(yè)主導(dǎo)甘蔗品種”。僅2024年，該團(tuán)隊(duì)新增登記八個(gè)新品種，構(gòu)建起“推廣一代、培育一代、儲(chǔ)備一代”的良性種業(yè)發(fā)展格局。
為推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈智能化升級(jí)，在當(dāng)天的發(fā)布會(huì)上，研究團(tuán)隊(duì)正式發(fā)布廣西大學(xué)甘蔗智能育種大模型“西智蔗”。該模型以育種與田間管理協(xié)同為核心，構(gòu)建了“推薦—監(jiān)測(cè)—診斷—作業(yè)—評(píng)估”一體化智能流程，為甘蔗產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。
“下一步，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深化大數(shù)據(jù)與人工智能在育種領(lǐng)域的應(yīng)用，加速育種進(jìn)程。同時(shí)聚焦甘蔗作為高產(chǎn)生物質(zhì)資源的潛力，探索將其打造為‘生物反應(yīng)器’，開(kāi)發(fā)高附加值產(chǎn)品，助力農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展?！睆埛e森介紹，團(tuán)隊(duì)還將積極推進(jìn)轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)與大數(shù)據(jù)平臺(tái)的融合，進(jìn)一步加快生物育種技術(shù)的創(chuàng)新步伐。
