近日，記者從中國熱帶農業科學院獲悉，我科學家成功破解了栽培甘蔗奠基品種“蔗王”（POJ2878）的全染色體完整基因組，不僅找到了控制甘蔗高糖積累的關鍵基因，還自主開發了三項全新算法，有望為小麥、棉花、馬鈴薯等多倍體作物的基因組學研究和分子育種提供可復用的技術范式。

甘蔗是我國第一大熱帶作物，我國食糖產量的90%左右是甘蔗糖。而現代栽培甘蔗是植物界基因組最復雜的作物之一，它含有10至12套染色體、超過100億個鹼基對，不同來源的染色體之間高度相似。甘蔗研究長期以來面臨“基因組解析難、優異基因定位難、育種靶點明確難”三大瓶頸。

在此次研究中，科研團隊對來自全球19個主要產區的981份甘蔗材料進行了系統重測序，構建了迄今規模最大的甘蔗群體遺傳資源庫。

研究發現，超過95%的現代甘蔗品種與“蔗王”共享大規模基因組片段。從群體尺度上量化了“蔗王”對現代甘蔗育種的深遠遺傳影響。研究還揭示了多倍體作物的性狀優化更依賴於基因劑量的精細平衡，而非優異基因的簡單疊加——這一發現顛覆了傳統認知，為多倍體作物分子設計育種提供了全新思路。

通過對甘蔗基因組的系統分析，團隊勾勒出了甘蔗演化的清晰路徑：從野生種的抗逆優勢，到馴化階段的糖分積累，再到現代育種中的結構優化與精細調控，並揭示了抗逆性、糖代謝與植物結構性狀在不同階段被分層塑造的遺傳基礎。

研究團隊還聚焦甘蔗莖稈中負責儲存糖分的薄壁細胞，利用自主研發的KMERIA算法，成功定位到調控薄壁細胞發育的關鍵基因，首次在細胞形態和分子層面証實“薄壁細胞大小和密度是調控蔗糖積累的關鍵因素”。這一發現為培育未來“超級高糖”甘蔗品種提供了明確的分子靶點，為全球糖料作物改良提供了新的研究線索。

該研究由中國熱帶農業科學院、中國農業科學院深圳農業基因組研究所牽頭，聯合雲南省農業科學院甘蔗研究所、福建農林大學、廣西大學等10余家單位共同完成。（記者 王曉櫻 楊舒）