新華社北京4月13日電（記者魏夢(mèng)佳）現(xiàn)代普通小麥?zhǔn)怯扇齻�(gè)祖先物種雜交形成的六倍體作物。作為古老的糧食作物和人類“糧倉(cāng)支柱”，小麥這種作物的產(chǎn)量和質(zhì)量的提升一直是科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)。
北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院、濰坊現(xiàn)代農(nóng)業(yè)山東省實(shí)驗(yàn)室、小麥育種全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·遺傳學(xué)》上發(fā)表一項(xiàng)重要成果，即在國(guó)際上首次成功繪制六倍體小麥的端粒到端粒（T2T）完整基因組圖譜，實(shí)現(xiàn)了小麥基因組從“頭”到“尾”無(wú)缺口的精確“拼圖”。
專家認(rèn)為，該成果是中國(guó)在農(nóng)業(yè)基因組學(xué)研究領(lǐng)域取得的新突破，意味著小麥基因組研究邁入新階段，為小麥高產(chǎn)和糧食安全提供了重要科技支撐。
2025年4月13日，北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院院長(zhǎng)、首席科學(xué)家鄧興旺（中）與團(tuán)隊(duì)成員在北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院的植物生長(zhǎng)室觀察小麥。新華社發(fā)
小麥基因組堪稱“植物界的珠穆朗瑪峰”，不僅個(gè)頭龐大，遺傳密碼總長(zhǎng)是水稻的近40倍、人類的近5倍，且基因組中超八成是重復(fù)序列——這如同把一段長(zhǎng)文復(fù)印成千上萬(wàn)次后再拼貼起來(lái)，讓人無(wú)法窺其全貌，阻礙了小麥研究和育種應(yīng)用深入。
北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院研究員何航說(shuō)，通過(guò)高精度測(cè)序等前沿技術(shù)并結(jié)合多種算法，團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了擁有約145億個(gè)堿基的六倍體小麥T2T基因組。“端粒是存在于真核生物染色體末端的重復(fù)DNA序列，我們首次實(shí)現(xiàn)了21對(duì)小麥染色體從端粒到端粒的無(wú)缺口拼接。”
“基因組就像是一條擁有多條染色體的長(zhǎng)線。過(guò)去小麥基因組這條長(zhǎng)線上有很多缺失的部分，我們是國(guó)際上第一次把這整條長(zhǎng)線完整連起來(lái)，把其從‘頭’到‘尾’沒(méi)有一點(diǎn)缺口地拼裝起來(lái)，形成完整的小麥基因組圖譜。”北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院院長(zhǎng)、首席科學(xué)家鄧興旺說(shuō)，“這為未來(lái)的分子設(shè)計(jì)育種奠定了基石。”
研究團(tuán)隊(duì)拍攝的小麥染色體顯微成像（資料照片）。新華社發(fā)
擁有完整的小麥基因組圖譜，就像擁有了一張?jiān)敿?xì)地圖，可以清楚解析基因組里的一些復(fù)雜區(qū)域。“這就像找到了小麥基因組里一個(gè)個(gè)房間的小鑰匙，為研究這些復(fù)雜區(qū)域的進(jìn)化過(guò)程提供了新線索。”何航說(shuō)。
利用這張高質(zhì)量基因組圖譜，研究團(tuán)隊(duì)還注釋了14萬(wàn)多個(gè)高置信度蛋白編碼基因，其中包括許多新發(fā)現(xiàn)的抗病基因，這為小麥抗病育種提供了新方向。
鄧興旺說(shuō)，這一完整的小麥基因組圖譜在完整性、連續(xù)性和準(zhǔn)確性上具有顯著優(yōu)勢(shì)，不僅深化了人們對(duì)小麥基因組結(jié)構(gòu)和進(jìn)化機(jī)制的理解，還為解析其他復(fù)雜多倍體作物基因組提供了范例。依托此圖譜，未來(lái)科學(xué)家將能更精準(zhǔn)挖掘與產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病性相關(guān)的關(guān)鍵基因，為小麥品種改良帶來(lái)突破。 |
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