给甘蔗增糖
中国热带农业科学院热带生物技术研究所联合相关科研单位，通过构建面向多倍体作物的遗传基础解析框架，破解了甘蔗茎秆薄壁细胞的高糖储存密码。
食糖是关系国计民生的重要战略物资，甘蔗贡献了我国80%以上的食糖供给。当前，我国食糖对外依存度超过30%，产业国际竞争力偏弱，核心瓶颈在于，现代栽培甘蔗是典型的复杂多倍体作物，基因组庞大、倍性复杂、遗传背景混杂，长期面临“基因组解析难、优异基因定位难、育种靶点明确难”三大瓶颈，影响重大突破性新品种的培育。
科研团队对来自全球19个主要产区的981份甘蔗材料进行了系统重测序，构建了迄今规模最大的甘蔗群体遗传资源库。研究发现，超过95%的现代甘蔗品种与POJ2878共享大规模基因组片段，从群体尺度上量化POJ2878对现代甘蔗的遗传影响，并揭示多倍体作物的性状优化更依赖于基因剂量的精细平衡，而非简单叠加。
通过对甘蔗基因组的系统分析，团队勾勒出一条清晰的甘蔗演化路径：从野生种的抗逆优势，到驯化阶段的糖分积累，再到现代育种中的结构优化与精细调控；并揭示了抗逆性、糖代谢与植物结构性状在不同阶段被分层塑造的遗传基础。
甘蔗演化全景图。图片来自：中国热带农业科学院
科研团队聚焦甘蔗茎秆的“储糖仓库”——薄壁细胞，深入解析甘蔗高糖积累的分子机制。利用KMERIA算法，定位到调控薄壁细胞发育的关键基因，为培育未来“超级高糖”甘蔗品种提供了明确的分子靶点，为全球糖料作物改良提供了新的研究线索。
在多倍体作物中，基因分型复杂、多等位变异以及基因剂量模糊，一直是遗传研究的难题。研究团队创新开发C-Phasing、Allele-Express、KMERIA三项全新算法，分别面向单倍型分型组装、等位基因表达定量和多倍体GWAS分析，提升了多倍体复杂遗传变异的解析能力。
据介绍，目前上述研究成果已应用于指导甘蔗育种，为增强我国甘蔗种源自主可控能力、稳定食糖供给提供了重要支撑。此外，相关技术还有望应用于小麦、棉花、马铃薯等多倍体作物的基因组学研究和分子育种。
来源：中国热带农业科学院