百年难题终破解!中国科学家为甘蔗育种装上加速器

2026-08-11 12:47 来源:浮生万象栈

  2026年8月5日,福建农林大学明瑞光教授团队在国际顶刊《自然》(Nature)发表重磅论文,成功破解了困扰全球甘蔗育种界百余年的“母本恢复”遗传机制,为这一植物界的“基因迷宫”打开了精准育种的大门。

  一、破解百年谜题:甘蔗为何会“偏袒”母亲?

  甘蔗被誉为“植物界基因迷宫”,其染色体数量高达上百条,远超水稻(24条)和人类(46条)。科学家发现,甘蔗在杂交过程中存在独特的“母本恢复”现象——母本会将自己全套染色体(而非减半)遗传给后代,但此前百年间无人能解释其成因。明瑞光团队从基因组比重、染色体组成、遗传重组和DNA分子证据等多个层面首次证实,这一现象源于生殖细胞的“第二次分裂恢复”机制:即母本在减数分裂第二次分裂时,姐妹染色单体分离但细胞未分裂,最终两条单体同时保留在同一个配子中,从而让后代继承了母本的全部遗传物质。

  

  

  二、攻克“基因迷宫”难在哪?

  超高倍体基因组:现代栽培甘蔗由热带种与野生种割手密多轮杂交形成,基因组高度复杂、结构重排严重,被学界称为“基因迷宫”。

  育种依赖“碰运气”:过去100多年,甘蔗育种只能靠“种100万棵苗→等长大→表型筛选”的笨办法,选育一个优良品种需耗费10到15年,效率极低。

  分子标记缺失:由于遗传机制不清晰,科学家无法像水稻、玉米那样利用分子标记进行精准基因筛选,导致育种长期处于“凭经验、靠命运气”的阶段。

  三、突破的意义:给甘蔗育种装上“加速器”

  理论奠基:机制厘清后,科学家可以精准定向导入父本的抗病、抗旱基因,同时完整保留母本的高糖、高生物量等优良性状。

  育种周期大幅缩短:未来可像水稻、玉米一样通过分子标记进行基因筛选,显著缩减10至15年的育种周期,加速高产高糖新品种的推出。

  巩固国家糖业安全:甘蔗贡献了我国90%的食用糖和全球80%的食糖,这一突破为培育抗台风、高甜度、宜机化的本土甘蔗品种提供了底层技术支撑,有力保障我国食糖种源自主可控。