摘要：经过数十年的科学探索，甘薯这一全球重要粮食作物的遗传密码终于被完全破解。博伊斯·汤普森研究所的科学家们成功解码了甘薯极其复杂的六倍体基因组，揭示了这种作物由多个野生祖先杂交形成的独特演化历程。这项突破性研究不仅解开了甘薯卓越适应性的遗传基础，更为未来培育高产、

信息来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250913232938.htm

经过数十年的科学探索，甘薯这一全球重要粮食作物的遗传密码终于被完全破解。博伊斯·汤普森研究所的科学家们成功解码了甘薯极其复杂的六倍体基因组，揭示了这种作物由多个野生祖先杂交形成的独特演化历程。这项突破性研究不仅解开了甘薯卓越适应性的遗传基础，更为未来培育高产、抗逆的新品种提供了强有力的分子工具。

破解史上最复杂的作物基因组

甘薯的基因组复杂程度远超科学家此前的预期。与人类拥有的两套染色体不同，甘薯携带着六套完整的染色体组，总计90条染色体。这种被称为六倍体的遗传结构，使得解析甘薯基因组如同重建六套相似但又存在差异的百科全书，而这些百科全书的页面早已混合在一起。

费章军教授领导的研究团队采用最新的长读长测序技术和染色体构象捕获技术，成功构建了"坦桑尼亚"品种甘薯的首个完整基因组图谱。这一品种因其出色的抗病性和高干物质含量而在非洲地区广泛种植。研究团队面临的核心挑战是将90条染色体准确分组到六个同源染色体集合中，这一过程被称为单倍型分型。

"这是首次实现甘薯基因组的完全分型，"费章军在接受采访时表示，"我们现在能够以前所未有的精度读取甘薯的遗传信息，就像拥有了一部完整的遗传说明书。"

杂交起源揭示适应性进化策略

“坦桑尼亚”品种的红薯。图片来源：乌干达国家作物资源研究所 （NaCRRI） 的 Benard Yada

基因组分析揭示了甘薯令人惊讶的杂交起源。研究发现，现代甘薯的基因组是一个复杂的遗传拼图，由至少两个主要的野生祖先物种贡献而成。约三分之一的基因组序列来源于赤道牵牛花，这是一种在厄瓜多尔发现的野生物种。另一个重要的遗传贡献来自一种类似于中美洲野生四倍体牵牛花的物种，尽管这个真正的祖先物种可能至今仍未在野外被发现。

更为独特的是，这些祖先的遗传物质并非简单地分布在不同的染色体上，而是在同一条染色体内相互交织。研究的第一作者吴山博士指出："与小麦等其他多倍体作物不同，甘薯的祖先序列在染色体水平上高度重组，创造出了独特的基因组架构。"

这种复杂的基因组结构使甘薯被归类为"节段异源多倍体"——一种来自不同物种但在遗传行为上表现如同单一物种的杂交体。这种遗传特征赋予了甘薯卓越的环境适应能力和抗逆性，这对全球特别是发展中国家的粮食安全具有重要意义。

多倍体缓冲机制增强作物韧性

甘薯的六倍体特性为其提供了独特的"多倍体缓冲"机制。每个重要基因都存在多个拷贝，当某些基因因突变或环境压力而失去功能时，其他拷贝能够继续发挥作用，确保植物的正常生长发育。这种冗余机制使甘薯能够在干旱、病虫害和其他不利环境条件下保持良好的生存能力。

现代农业面临的挑战日益严峻，气候变化导致的极端天气事件频发，新的病虫害不断出现。甘薯的这种天然抗逆性使其成为应对全球粮食安全挑战的重要作物。在撒哈拉以南非洲地区，甘薯已成为数百万人的主要食物来源，其耐干旱、耐贫瘠土壤的特性对维持当地粮食供应至关重要。

精准育种时代的基因工具箱

完整基因组图谱的构建为甘薯分子育种开辟了新的可能性。育种者现在可以更精确地识别控制产量、营养品质、抗病性和抗逆性等重要农艺性状的基因位点。这种分子水平的理解将显著加速优良品种的开发进程。

传统的甘薯育种主要依赖表型选择，周期长且效率相对较低。基因组信息的获得使分子标记辅助选择和基因组选择成为可能，育种者可以在幼苗期就预测植物的成年表现，大大缩短育种周期。同时，对基因组结构的深入理解也为基因编辑技术在甘薯改良中的应用提供了重要基础。

然而，研究人员指出，要充分挖掘甘薯的遗传潜力，还需要对更多不同地理来源的品种进行基因组测序。不同品种可能携带着独特的有利基因变异，这些变异在长期的地方适应过程中形成，对培育适应特定环境条件的新品种具有重要价值。

复杂基因组研究的技术突破

甘薯基因组的成功解码展示了现代基因组学技术在处理复杂多倍体基因组方面的巨大进步。长读长测序技术的发展使得跨越重复序列和复杂基因组区域成为可能，而Hi-C染色体构象捕获技术则帮助科学家准确组装染色体水平的基因组序列。

这些技术进步对其他重要多倍体作物的基因组研究具有重要借鉴意义。小麦、棉花、香蕉等许多重要农作物都具有复杂的多倍体基因组，传统的基因组学方法往往难以处理这种复杂性。甘薯基因组研究的成功为解码这些作物的遗传密码提供了技术路径和方法参考。

随着测序成本的不断下降和分析方法的持续改进，多倍体作物基因组学研究将迎来快速发展期。这不仅将推动作物遗传学理论的发展，更将为全球农业可持续发展提供重要的科学支撑。

甘薯基因组的成功解码标志着复杂作物基因组研究进入了新阶段。在全球气候变化和人口增长的双重压力下，深入理解重要粮食作物的遗传基础，开发更加高效的育种技术，已成为保障全球粮食安全的关键科学任务。甘薯基因组研究的突破为这一目标的实现提供了重要的科学基础和技术工具。

来源：人工智能学家