甘蔗贡献了全球大部分食糖，也是重要的生物能源作物。甘蔗和水稻、高粱一样同属于禾本科植物，与高粱是关系很近的“亲戚”。现代甘蔗育种追求的并不只是“甜”，育种学家和农户们喜欢的甘蔗品种既要含糖量高、产量大，也要能够抵抗病虫害和恶劣环境。100多年前，育种学家找到了一条成功的道路：以高糖、粗茎的热带种甘蔗为母本，与生命力顽强、适应性更好的野生割手密杂交，让“甜”和“强”在后代中相遇。但这种经典杂交一直隐藏着一个谜题。通常，有性生殖的后代从父母双方获得的遗传物质大致相等。甘蔗杂交后代从父本获得一份，却从母本获得了两份遗传物质。这种“双倍母本遗传物质”究竟怎样形成，长期以来一直没有明确答案。通讯作者明瑞光教授（左），第一作者朱斯慧副教授（右）北京时间2026年8月5日，福建农林大学海峡联合研究院基因组学研究中心明瑞光教授团队在国际顶级学术期刊Nature《自然》在线发表了题为“Uncovering the mechanism of female restitution in sugarcane hybrids”（甘蔗杂交种中母本恢复的遗传机制）的重磅研究论文，破解了持续百余年的甘蔗育种之谜。该团队对两个亲本以及8个杂交后代进行了分析，发现所有后代的遗传比例都稳定在2∶1。简单来说，就是母本“给得更多”，父本“给得更少”。正常情况下，植物在形成生殖细胞时，染色体要经过一次“分开再分开”的过程。但在甘蔗母本中，第一次分开是正常的，到了第二次分开时却“卡住了”，本来应该分成两份的染色体没有再分开，而是一起进入了同一个生殖细胞，也就是说，所有的杂交后代里“携带了两份母亲的染色体”。 进一步研究发现，母本传给后代的遗传信息也不是完全原封不动的复制。其中大约一半，基本保持了母本原来的样子；另一部分则在传递过程中发生了重新组合和“洗牌”。最终算下来，后代大约保留了62.5%的母本遗传信息，相较于正常生殖细胞中的50%，多出来的12.5%并不是“随便多一点”，这意味着母本的影响被明显加强了。一方面，更多来自母本的基因被保留下来，使高糖、高产等性状更稳定；另一方面，这些基因又经过重新组合，产生新的排列方式，让后代在保持优势的同时，也拥有更多适应环境变化的可能性。这项发现为延续百余年的甘蔗母本恢复机制之争提供了答案，也让甘蔗育种中一个长期依靠经验利用的现象，变成了可以理解和追踪的遗传规律。未来，育种人员有望据此更加合理地选择亲本和杂交后代，在保留母本高糖、高产特征的同时，更有效地引入父本的抗病、耐旱等优良性状，减少漫长育种过程中的盲目筛选，大大提高育种选择效率。甘蔗虽然主要生长在南方，却关系到全国的食糖供应、食品加工和生物能源产业。面对气候变化和病虫害带来的挑战，培育高产、高糖并且更加抗逆的新品种，是保障甘蔗产业稳定发展的重要基础。水稻、高粱和甘蔗等作物形态各异，育种面对的核心问题却相通：怎样让亲本的优良特征更稳定、更准确地传给下一代。甘蔗复杂遗传规律的破解，也将为水稻、高粱等其他多倍体作物研究提供新的思路。一百多年前，育种家在田间发现了这条有效的杂交道路；今天，科学家终于看清了这条道路背后的遗传原理。从理解一条染色体如何传递，到培育一株更甜、更强健的甘蔗，基础研究正在为未来的品种改良打下地基。