官方网站-首页

【导语】近日，中国科学家在国际上首次成功绘制出六倍体小麦的完整基因组图谱，这一突破性成果由北京大学现代农业研究院等机构在国际学术期刊《自然·遗传学》上发表。小麦作为古老而重要的粮食作物，其基因组庞大且复杂，此次完整图谱的绘制为小麦高产和粮食安全提供了重要科技支撑，标志着小麦基因组研究迈入新阶段。该成果不仅深化了对小麦基因组结构和进化的理解，还为解析其他复杂多倍体作物基因组提供了范例，预示着小麦品种改良的新突破即将到来。

现代普通小麦是由三个祖先物种杂交形成的六倍体作物。作为古老的粮食作物和人类“粮仓支柱”，小麦这种作物的产量和质量的提升一直是科学家关注的焦点。

北京大学现代农业研究院、潍坊现代农业山东省实验室、小麦育种全国重点实验室近日在国际学术期刊《自然·遗传学》上发表一项重要成果，即在国际上首次成功绘制六倍体小麦的端粒到端粒（T2T）完整基因组图谱，实现了小麦基因组从“头”到“尾”无缺口的精确“拼图”。

专家认为，该成果是中国在农业基因组学研究领域取得的新突破，意味着小麦基因组研究迈入新阶段，为小麦高产和粮食安全提供了重要科技支撑。

2025年4月13日，北京大学现代农业研究院院长、首席科学家邓兴旺（中）与团队成员在北京大学现代农业研究院的植物生长室观察小麦。新华社发

小麦基因组堪称“植物界的珠穆朗玛峰”，不仅个头庞大，遗传密码总长是水稻的近40倍、人类的近5倍，且基因组中超(chāo)八(bā)成(chéng)是(shì)重(zhòng)复(fù)序(xù)列(liè)——这(zhè)如(rú)同(tóng)把(bǎ)一(yī)段(duàn)长(zhǎng)文复(fù)印(yìn)成(chéng)千(qiān)上(shàng)万(wàn)次(cì)后(hòu)再(zài)拼(pīn)贴(tiē)起(qǐ)来(lái)，让(ràng)人(rén)无(wú)法窥其全貌，阻碍了小麦研究和育种应用深入。

北京大学现代农业研究院研究员何航说，通过高精度测序等前沿技术并结合多种算法，团队成功构建了拥有约145亿个碱基的六倍体小麦T2T基因组。“端粒是存在于真核生物染色体末端的重复DNA序列，我们首次实现了21对小麦染色体从端粒到端粒的无缺口拼接。”

“基因组就像是一条拥有多条染色体的长线。过去小麦基因组这条长线上有很多缺失的部分，我们是国际上第一次把这整条长线完整连起来，把其从‘头’到‘尾’没有一点缺口地拼装起来，形成完整的小麦基因组图谱。”北京大学现代农业研究院院长、首席科学家邓兴旺说，“这为未来的分子设计育种奠定了基石。”

研究团队拍摄的小麦染色体(tǐ)显(xiǎn)微(wēi)成(chéng)像(xiàng)（资料照片）。新华社发

拥有完整的小麦基因组图谱，就像拥有了一张详细地图，可以清楚解析基因组里的一(yī)些(xiē)复(fù)杂(zá)区(qū)域。“这(zhè)就(jiù)像(xiàng)找(zhǎo)到(dào)了(le)小(xiǎo)麦(mài)基(jī)因(yīn)组(zǔ)里(lǐ)一(yī)个(gè)个(gè)房(fáng)间(jiān)的(de)小(xiǎo)钥(yào)匙(shi)，为(wèi)研(yán)究(jiū)这(zhè)些(xiē)复(fù)杂(zá)区(qū)域的进化过程提供了新线索。”何航说。

利用这张高质量基因组图谱，研究团队还注释了14万多个高置信度蛋白编码基因，其中包括许多新发现的抗病基因，这为小麦抗病育种提供了新方向。

邓兴旺说，这一完整的小麦基因组图谱在完整性、连续性和准确性上具有显著优势，不仅深化了人们对小麦基因组结构和进化机制的理解，还为解析其他复杂多倍体作物基因组提供了范例。依托此图谱，未来科学家将能更精准挖掘与产量、品质、抗病性相关的关键基因，为小麦品种改良带来突破。

记者魏梦佳