廣西大學發表《Science》

近日，廣西大學農學院、廣西甘蔗生物育種實驗室、亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室張積森教授團隊牽頭，聯合福建農林大學等單位在《Science》期刊上發表題為“Multiscale pangenome graphs empower the genomic dissection of mixed-ploidy sugarcane species”的研究成果。該研究以廣西大學為第一通訊單位和共同第一作者單位，共同第一作者均為張積森團隊成員，分別為福建農林大學博士黃育敏、廣西大學研究助理張以星和廣西大學教授張清。張積森為第一通訊作者，福建農林大學教授唐海寶為共同通訊作者。

該研究首次提出并實現了多倍體感知的多尺度（基因組—基因—蛋白）圖形泛基因組（graph pangenome）分析框架，為復雜多倍體作物的遺傳解析與分子育種提供了關鍵技術突破，具有重要的科學意義和產業應用價值，標志著我國在甘蔗圖泛基因組與多倍體遺傳解析領域取得重大突破。

甘蔗復雜多倍體圖泛基因組策略提升育種關鍵基因挖掘

研究團隊在前期成功構建現代栽培甘蔗超復雜基因組以及甘蔗近緣種滇蔗茅無缺口高質量基因組的基礎上，突破傳統單一參考基因組分析范式，創新建立了多倍體感知的圖泛基因組分析體系，整合了4個甘蔗物種的9套基因組，捕獲約82%的遺傳多樣性，顯著高于單一參考基因組約34%的覆蓋水平。這一策略帶來的改變，并不僅限于數據覆蓋率的提升，更為跨種群、跨倍性的基因組學解析建立了統一而無偏的分析框架。

研究團隊進一步提出DosageGWAS方法，作為解析多倍體中劑量效應的新策略，與傳統線性方法相比，在遺傳力估計與性狀位點檢出能力等方面均表現出明顯優勢，成功定位多個與糖分、葉夾角性狀密切相關的候選基因，系統解析了糖分代謝等重要農藝性狀的遺傳基礎。高粱族跨物種比較揭示了甘蔗與高粱在碳水化合物代謝與激素響應通路上的趨同選擇現象。通過CRISPR功能驗證，明確TB1為甘蔗分蘗的關鍵功能基因，高效敲除系表現出顯著更多分蘗、提前分蘗啟動并伴隨產量提升。清晰展示了從“圖譜發現”到“功能驗證”再到“育種靶點明確”的完整閉環。