中国科学团队破解百年甘蔗育种核心谜题
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《天狼影院2021》 中国科学团队破解百年甘蔗育种核心谜题
中新网福州8月6日电 (彭莉芳)福建农林大学6日公布，该校明瑞光教授团队首次从基因组、染色体与DNA分子多维层面，破解了困扰国际甘蔗育种界百余年的“母本恢复”细胞遗传学核心难题。
相关论文于北京时间8月5日发表于国际顶级学术期刊《自然》(Nature)。
6日，福建农林大学甘蔗母本恢复重大研究成果发布会在福州举行。高焱 摄
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甘蔗是全球最重要的糖料与生物能源作物。如今世界各地广泛种植的现代甘蔗，绝大多数源自一种延续百余年的经典育种组合：以高糖、高生物量的热带种甘蔗为母本，与抗逆性强、适应范围广的野生割手密为父本开展种间杂交。
这一育种策略的成功与一个特殊的遗传现象密切相关——“母本恢复”。热带种甘蔗母本产生的生殖细胞并未像正常配子那样将染色体数目减半，而是以加倍的形式传递给后代；野生割手密父本则提供经正常减数分裂形成的半套染色体。因此，杂交后代中母本与父本的基因组贡献比例约为2∶1。母本“多给一份”的遗传方式，使后代能够最大程度保留热带种甘蔗的高糖和高生物量性状，同时又整合野生种的抗逆基因。
关于这一现象的分子机制，百年来学界虽提出多种假说，却始终未能达成共识，使之成为甘蔗研究领域悬而未决的经典谜题。
针对上述问题，明瑞光教授团队解析热带种与野生割手密及其杂交后代的复杂基因组，首次揭示母本不减数配子的形成符合“第二次分裂恢复”(SDR)机制，明确其遗传组成应修正为“n₁*×2”，杂交后代模型调整为“n₁*×2+n₂”，为甘蔗种间杂交遗传规律研究和育种策略设计提供精准理论框架。
图为福建农林大学海峡联合研究院基因组学研究中心主任明瑞光。高焱 摄
研究团队负责人、福建农林大学海峡联合研究院基因组学研究中心主任明瑞光6日受访时表示，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。甘蔗复杂遗传规律的破解，也将为其他多倍体作物研究提供新的思路。
“母本恢复机制的破解，标志着我们在甘蔗种业核心理论领域发出了中国声音、提供了中国方案。”福建农林大学党委书记赖海榕表示，下一步，学校将加速成果落地，推动母本恢复机制快速导入育种程序，让实验室的前沿创新切实转化为蔗农手中的良种良法。(完)
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