解碼“甜蜜地圖” 廣西團隊繪就全球最精密甘蔗基因組圖譜

2025年11月04日 15:45 來源：廣西云-廣西日報記者顧醒航付瑋燁編輯：陶昌順

立冬時分，扶綏縣渠黎鎮廣西大學農科新城甘蔗示范區內，連片的青紗帳沐浴著金色暖陽，挺拔的甘蔗迎風搖曳。

示范區里，甘蔗新品種“桂柳1541”茁壯成長。“這一品種的優質、高產等指標都達到了預期，多虧了那張‘甜蜜地圖’。有了它，我們才能更精細精準地評估品種的遺傳背景。”廣西大學農學院院長、甘蔗學科帶頭人張積森說。

視頻攝制：廣西云-廣西日報記者顧醒航付瑋燁實習生王思通訊員黃海珠楊雨豪

這份“甜蜜地圖”，是張積森帶領團隊繪制的現代栽培種甘蔗“新臺糖22號”的復雜基因組結構圖譜。該成果于今年1月發表在世界遺傳學頂級期刊《自然遺傳學》上，被學界評價為“組裝出了迄今為止最高質量的異源同源非整倍體超復雜現代栽培甘蔗完整基因組”。

作為全國最大的甘蔗產區、蔗糖生產基地，廣西是保障我國食糖安全的核心陣地。“有了這張‘地圖’，我們就能更好地培育、推廣甘蔗良種，把中國的‘糖罐子’端得更穩、更牢！”張積森的話語里滿是自豪。

這張“地圖”，有何奧秘？

張積森解釋，過去科研人員選育甘蔗品種，全靠經驗摸索：先篩選親本雜交，再等待后代生長，觀察性狀，不僅效率低，耗時還特別長。而我國90%以上的第四代、第五代甘蔗主栽品種，均以“新臺糖22號”為親本培育而來。有了它的基因“地圖”，科研人員就能更清晰地定位抗病、抗旱、高糖等關鍵基因。

繪制這張“地圖”，曾是困擾全球科研同行數十年的難題。

張積森帶著團隊成員在進行實驗。廣西云-廣西日報記者付瑋燁顧醒航攝

甘蔗有著100多年的雜交育種歷史，是基因組最為復雜的大宗作物之一。“人有46條染色體，而甘蔗有100多條，每一條上都有成千上萬個基因，解析難度很大。”張積森打了一個比方：“如果說，繪制水稻的基因圖譜，難度就像為一座小城畫地圖，那么，繪制甘蔗的基因圖譜，就像是為一座百萬人口的大城市，繪制一幅包含地下管網、地面交通和空中航道的3D立體地圖。”

自20世紀90年代起，巴西、法國、美國、澳大利亞等國就已在甘蔗基因組測序領域展開攻關。雖然我國甘蔗全基因組研究起步較晚，但目前進展最快，張積森團隊正是其中的佼佼者。

這一成果的取得，除了憑借團隊在甘蔗基因研究領域的長期積累，更得益于他們在超復雜基因組高質量組裝及組裝輔助策略上的方法學創新。團隊先通過頻譜分析結合細胞遺傳學證據，將甘蔗高度相似的基因組區分、拆分，再分別進行高精度拼裝、錨定、定向與整合，最終繪就了這幅“甜蜜地圖”。

多年來，張積森團隊一邊在實驗室中完善圖譜，一邊同步將研究所得應用到育種實踐中，不僅為“桂柳1541”的育種提供了便利，更為后續培育更多優良甘蔗新品種提供更精準的科學指導。

位于廣西崇左的一片片蔗海，綠浪翻涌。龍宣攝

如今，“桂柳1541”已在全區推廣種植，其產量、宿根性、蔗莖品質等均表現優異。參與該品種選育的專家盧文祥，也因此榮膺2025年“八桂楷模”。

人工智能正為甘蔗科研注入更強動力。在廣西大學亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室，研究人員介紹，今年2月該校自主研發了一套智慧農業大語言模型平臺，整合了260多萬篇生物學與農學論文，既能協助科研人員精準檢索文獻、梳理科研思路，還能輔助處理基因測序結果，為后續甘蔗等作物的精準育種提供了重要支撐。

張積森介紹，目前團隊充分利用人工智能等技術，進一步優化多倍體的遺傳分析算法，要將這幅“甜蜜地圖”描繪得更細、更準。

“現在臨近甘蔗收獲的季節，你看它們長得多漂亮，又粗又直。”暮色漸濃，張積森的語氣充滿了喜悅。風吹蔗林沙沙作響，這正是“甜蜜地圖”的豐收序曲。