本报海口5月29日电（记者王晓樱、杨舒）近日，记者从中国热带农业科学院获悉，我科学家成功破解了栽培甘蔗奠基品种“蔗王”（POJ2878）的全染色体完整基因组，不仅找到了控制甘蔗高糖积累的关键基因，还自主开发了三项全新算法，有望为小麦、棉花、马铃薯等多倍体作物的基因组学研究和分子育种提供可复用的技术范式。

甘蔗是我国第一大热带作物，我国食糖产量的90%左右是甘蔗糖。而现代栽培甘蔗是植物界基因组最复杂的作物之一，它含有10至12套染色体、超过100亿个碱基对，不同来源的染色体之间高度相似。甘蔗研究长期以来面临“基因组解析难、优异基因定位难、育种靶点明确难”三大瓶颈。

在此次研究中，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“蔗王”共享大规模基因组片段。从群体尺度上量化了“蔗王”对现代甘蔗育种的深远遗传影响。研究还揭示了多倍体作物的性状优化更依赖于基因剂量的精细平衡，而非优异基因的简单叠加——这一发现颠覆了传统认知，为多倍体作物分子设计育种提供了全新思路。

通过对甘蔗基因组的系统分析，团队勾勒出了甘蔗演化的清晰路径：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。

研究团队还聚焦甘蔗茎秆中负责储存糖分的薄壁细胞，利用自主研发的KMERIA算法，成功定位到调控薄壁细胞发育的关键基因，首次在细胞形态和分子层面证实“薄壁细胞大小和密度是调控蔗糖积累的关键因素”。这一发现为培育未来“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。

该研究由中国热带农业科学院、中国农业科学院深圳农业基因组研究所牵头，联合云南省农业科学院甘蔗研究所、福建农林大学、广西大学等10余家单位共同完成。

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